差动变压器式位移传感器

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1、传感器课程设计课程设计说明书传感器课程设计Course-DesignofSensor——差动变压器式位移传感器学院名称：机械工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：指导教师职称：教授2012年01月2传感器课程设计目录第一章绪论11.1概述11.2设计任务1第二章方案论证及选择32.1方案论证32.2原理简述4第三章差动变压器53.1传感器结构53.2工作原理5第四章单元电路的分析64.1差动放大电路64.2移相电路94.3相敏检波电路104.4低通滤波电路11第五章电路测试及波形145.1

2、各电路波形145.2位移测量数据拟合17第六章心得体会18第七章参考文献19第八章参考文献1920传感器课程设计第一章绪论1.1概述当今时代是信息时代，在工业和科技领域信息主要是通过测量获得，在现代生产中，物质和能量在信息流指挥和控制下运动。测控技术正成为现代生产生活中乃至高科技领域中一项必不可少的基础技术。测控系统主要是传感器，测量放大电路和执行机构三个部分组成，而在测控系统中测量变换电路是最灵活的部分。它的选取往往改变了整个系统性能的优劣。所以，学习并领悟测控技术就显得十分重要了，《测试技术》是

3、我们测控技术与仪器专业的一门专业技能课，能够运用基本测控电路知识解决日常生活中的方方面面问题也应该是本专业学生的基本素质，也鉴于这些要求，做一些测控方面的课程设计就会让我们加深对传感器技术的理解和运用，也正是因为对一些实际问题的研究，才能使我们成为真正意义上的测控技术性人才，下面就以本次才课程设计题目——差动变压器式位移传感器——做比较详细的分析。1.2设计任务设计要求：掌握差动变压器式位移传感器的结构，工作原理。分析各部分电路的作用及工作原理，特别是相敏检波电路的作用，观察分析各部分的波形，给出测

4、试结果。20传感器课程设计第二章方案论证及选择2.1方案论证差动传感器输出的是0~40mvVp-p的正弦信号,第一是比较微弱的，第二不能用直流表测量，因为这样不能反应位移的正负。因此必须对这些信号进行放大处理后才能送入后续电路，至于是什么样的处理电路，就必须考虑对位移方向的鉴别问题了，可以选择相敏检波电路，也就因此排除了对象为不敏感的包络检波电路，实现了相敏检波电路后按设计任务的要求必须化成直流信号，可以还必须对解调信号进行直流放大和低通滤波，只有这样才能得到调制信号的变化情况，这样也就可以接数显部

5、分进行显示了。我们必须明白对传感器激磁电压的选择是有要求的，首先它的频率必须够高一般选择3KHz~10MHz，其次它的电压要达到相应的幅值，交流一般在20V以上（因为设计要求的是正弦激励信号）而相敏检波电路的参考信号一般要将高频的信号处理为方波信号，这样可以更稳定，利于提高检波的精度；但若采用相加式的相敏检波电路就可以直接利用激励信号作为检波的参考信号而且幅值也达到要求，这样就可以省略方波段的电路，利于生产效益的提高。20传感器课程设计2.2原理简述由RC振荡器提供激磁电压及通过移相器后给相敏检波电

6、路的参考电压信号，传感器工作后输出0-40mVp-p的微弱正弦信号。考虑到抑制共模信号，因此用差动放大电路进行放大，再将放大后的调幅信号用相加式相敏检波电路进行解调以实现对相位的鉴别以判别位移的方向，最后用低通滤波器实现对解调的直流信号的放大及滤除高频信号，输出接显示器。用示波器接输入输出端以观察信号波形。（其中Wd,Wa为电桥所构成的零点残余电压补偿电路，实际实验时已将其忽略。另外，根据实验电路产生直流信号影响有用直流信号，可考虑在相敏检波电路与低通滤波器之间连接一个适当电容，以滤去干扰直流信号）

7、。20传感器课程设计第三章差动变压器3.1传感器结构3.2工作原理差动变压器主要是由一个线框和一个铁芯组成,在线框上绕有一组初级线圈作为输入线圈(或称一次线圈),在同一线框上另绕两组次级线圈作为输出线圈(或称二次线圈),并在线框中央圆柱孔中放入铁芯,当初级线圈加以适当频率的电压激励时,根据变压器作用原理,在两个次级线圈中就会产生感应电势,当铁芯向右或向左移动时,在两个次级线圈内所感应的电势一个增加一个减少。如果输出接成反向串联，则传感器的输出电压u等于两个次级线圈的电势差，因为20传感器课程设计两个

8、次级线圈做得一样，因此，当铁芯在中央位置时，传感器的电压u为0，当铁芯移动时，传感器的输出电压u就随铁芯位移x成线性的增加。如果以适当的方法测量u，就可以得到与x成比例的线性读数。这就是差动变压器式传感器的工作原理。第四章单元电路的分析4.1差动放大电路差动放大器是一种零点漂移十分微小的直流放大器，它常作为直流放大器的前置级，用以放大微小的直流信号或缓慢变化的交流信号。上图是一种差动放大器电路，R1=R2=R3=R4=51K，R5=6.6K，R6=2K，R1=510K