仪器仪表课程设计.pdf

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1、武汉理工大学《仪器仪表电路设计与实训》课程设计说明书学号01214049512112课程设计题目仪器仪表课程设计学院机电工程学院专业测控技术与仪器班级测控1404姓名许港指导教师黎水平2016年7月1日武汉理工大学《仪器仪表电路设计与实训》课程设计说明书目录1绪论………………………………………………………21.1概述……………………………………………………21.2课设任务………………………………………………31.3课设要求………………………………………………32方案论证及选择……………………………………

2、……43电路模块的设计与仿真………………………………63.1振荡电路设计及其仿真…………………………………63.2高共模放大电路及其仿真………………………………73.3正弦波转方波电路及其仿真………………………………93.4移相器电路及其仿真………………………………………103.5开关式相敏检波电路及其仿真………………………………113.6低通滤波器及其仿真………………………………………133.7直流放大器及其仿真………………………………………143.8总电路图及其仿真…………………………………………1

3、54小结…………………………………………………………16参考文献………………………………………………………16附录：元件清单…………………………………………………171武汉理工大学《仪器仪表电路设计与实训》课程设计说明书第一章绪论1.1概述测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分。最初的测控尝试都是来自于生产生活的需要，对时间的测控要求使人类有了日晷这一原始的时钟，对空间的测控要求使人类有了点线面的认识。现代社会对测控的要求当然不会停留在这些初级阶段，随着科技的发展，测控技术进入了全新的时代。自

4、从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域，便使该领域的面貌不断更新。相继出现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机化仪器，都无一例外地利用计算机的软件和硬件优势，从而既增加了测量功能，又提高了技术性能。由于信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成，故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的界限。近年来，新型微处理器的速度不断提高，采用流水线、RISC结构和cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度。在数据采集方面，数据采集卡、仪器放大器、数字

5、信号处理芯片等技术的不断升级和更新，也有效地加快了数据采集的速率和效率。与计算机技术紧密结合，已是当今仪器与测控技术发展的主潮流。对微机化仪器作一具体分析后，不难见，配以相应软件和硬件的计算机将能够完成许多仪器、仪表的功能，实质上相当于一台多功能的通用测量仪器。测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、电力、自动控制、信号处理、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它的涉及面广，小到生产过程自动控制，大到火箭卫星的发射及监控。由于对自动控制及精度的严格要

6、求，测控技术与仪器成为不可或缺的专业。2武汉理工大学《仪器仪表电路设计与实训》课程设计说明书1.2课设任务测控系统由传感器、电路和执行机构组成。电路时测控系统中最为灵活的部分。可以通过改变电路，达到获得不同信号的目的。此次课设任务就是着重于此。具体任务：某差动变压器传感器用于测量位移，当所测位移在0—20mm范围时（铁芯由中间平衡位置往上为正，往下为负），其输出的信号为正弦信号0—40mVP-P（如图所示），要求将信号处理为与位移对应的0--2V直流信号，以便供三位半数显表头显示1.3课设要求传感器

7、在测量现场（1）用长线将信号引出到信号处理单元，因此要考虑抑制共模信号；（2）由于测量现场工况复杂且传感器输出信号由长线引出到后续处理电路，要考虑抑制干扰信号；（3）由于两次级线圈几何、电、磁等因素的不对称，即使铁芯处于中间位置，也得不到零输出，总存在驱动信号的正交输出或高频输出，在电路上还要考虑抑制差动变压器的这一所谓零点残余电压。3武汉理工大学《仪器仪表电路设计与实训》课程设计说明书第二章方案论证及选择设计要求当差动变压器传感器所测位移在0—20mm范围（铁芯由中间平衡位置往上为正，往下为负），将

8、输出的正弦信号信号(0—40mVP-P）(如图所示）处理为与位移对应的0—2V直流信号，以便供三位半数显表头显示。首先,传感器的输出信号是极其微弱的,必须先经过放大电路的放大作用才能进行后续处理。而信号经由长线引出还必须考虑抑制共模信号，宜采用高共模抑制比放大电路。其次，输出信号为正弦波交流信号无法反映所测位移正负情况，因此需要电路具有鉴相能力，所以可以采用相敏检波电路而排除了不对相位敏感的包络检波电路。由此得到的输出还必须通过低通滤波器