运动物体位移测量传感器20732张金治.docVIP

运 动 物 体 位 移 测 量 传 感 器 目录 一·任务说明 二·传感器的选型 三·总体设计方案 四·电路测量实现原理说明 五·系统误差分析与评价 一、任务说明 用于沿某一方向做往复运动物体（如车床刀具等）的位移测量，测量对象如图所示，要求具备测量数据自动记录和打印功能 任务要求 1、确定测量方法，并说明其测量原理； 2、选定传感器类型，并说明理由 任务说明： 二、传感器的选型 结构性 这类传感器包括了电位器式传感器、自感式传感器、电涡流式传感器等等，这类结构性传感器都可以测位移，采用这些传感器可直接实现位移的电测量。 物性型 这类传感器包括应变片传感器、霍尔式传感器、光电式传感器等等。这些传感器的结构中都不包含可动部分，所以不能直接测量位移，也就是说这些传感器的可用非电量并不是位移量，这就需要它们配置适当的敏感器，可组成间接式位移传感器。 电平衡式 这种传感器式一种典型的闭环传感器，它可以测量很微小的位移，精确度等都比前两种类型的传感器要好。 二、传感器的选型 通过上述各类传感器的特征，最后我们选择电平衡式传感器测量运动物体的位移量。 具体设计原理框图以及测量原理，下面我们将一步步给大家解答。 三、总体设计方案 四、原理框图实现原理说明 设各电容介质的介电常数为a，测量电容外极板的内径为D，中心极板间的外经为d，测量电容的初始值为C； 由式-1可知，测量电容C随测杆位移x呈线性变化，工作时Um 、Ur分别作用在电容Cm与Cr上，并在中心极板的感应电荷为Q，经测头内部的场效应电荷放大器放大后，以电压信号送入测量电路。 根据以上测量原理，我们就可以根据调节测杆位移x，参考电容Cr的供电电压Um，随输入位移呈线性变化，在测量计算公式中，负号表示x增加时Um随之减少，测量电路的输出电压Um，一方面反馈至传感器测头的Cr上组成闭环系统，另一方面通过A/D转换变成位移量的数字显示以及伴随打印机打印出数据。 传感器的主要技术指标 测量范围 0-80mm 分辨率 0.001mm 线性度 1﹪ ～3﹪ 允许误差 ±0.05mm 工作温度 10-70℃ 在线测量 五、系统误差分析与评价 恒定系统误差；误差值不随某些测量条件的变化而变化。例如；砝码标准量值的误差及某些仪器的调整偏差都会使我们的测量结果引入恒定的系统误差 变值系统误差； ★累计性系统误差：误差的数据随某些检测系统变化而逐渐增加或逐渐减小。例如；电阻的阻值随温度的升高而逐渐增大引起了测量结果的变化 ★周期性系统误差：误差的数据随某些测量条件周期性变化。例如；由于电源滤波不好，造成仪器示值随电压周期变化。 ★按复杂规律变化的系统误差：误差变化规律复杂，但其规律经多次测量具有重复性，因而可用曲线、表格或经验公式表示 消除方法： 恒定系统误差：我们可以用零值法（又称平衡法）消除，它是把被测量与作为计量单位的标准已知量进行比较，使其效应相互抵消，当两者的差值为零时，被测量就等于已知的标准量，这样我们就消除了恒定系统误差。 变值系统误差；我们可以用等时距对称观测法，等时距观测法可以有效的消除随时间成比例变化的的线性系统误差 电容测微仪原理框图 数据打印 数据记录 显示电路 A/D转换 测量电路 电荷放大器 式中