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毕业设计 差分变压器式精密测距仪设计 共59页，21664字
目 录
第1章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的及意义 1
1.3 国内外发展现状 2
1.3.1 传感器检测技术的现状及发展 2
1.3.2 位移检测技术现状及发展 3
1.3.3 差分式位移传感器概述 6
1.4 本文主要内容 7
第2章 变压器式传感器工作原理 8
2.1 传感器的主要技术指标 8
2.2 简单变压器的工作原理 12
2.3 差分变压器的工作原理 14
2.4 螺管型差分变压器的结构设计 14
2.5 螺管型差分变压器的参数计算 14
2.5.1 衔铁长度lc的确定 15
2.5.2 激磁绕组长度b的确定 16
2.5.3 副边线圈长度m的确定 16
2.5.4 经验数据 16
2.5.5 激磁电压频率的选定 17
2.5.6 灵敏度的确定 18
2.5.7 与副边绕组匝数的确定 19
2.5.8 差分变压器变压比的确定 20
2.5.9 线圈骨架的确定 21
2.5.10 铁芯材料的确定 21
2.5.11 传感器线性工作范围的确定 21
2.5.12 屏蔽措施 21
2.5.13 导向或支撑结构的选择 22
2.6 差分变压器的应用 22
2.6.1 位移量测量 22
2.6.2 力的测量 24
2.6.3 流量测量 24
2.6.4 振动加速度的测量 24
2.6.5 液位测量 24
第3章 差分变压器式传感器的误差分析 25
3.1 非线性误差 25
3.2 电源幅值和频率稳定度造成的误差 25
3.3 温度误差 26
3.4 电磁吸引误差 27
3.5 零位误差 28
3.5.1 零位误差 28
3.5.2 减小零位电压U0的方法 31
第4章 差分变压器式传感器的信号调理电路 33
4.1 交流电压测量 33
4.2 相敏整流电路 33
4.3 差分整流电路 35
4.4 单片式线性位移差分变压器专用信号调节系统 37
第5章 差分变压器式传感器设计及实验结果 39
5.1 设计原始数据 39
5.1.1 设计任务 39
5.1.2 给定原始数据及设计要求 39
5.2 设计步骤 40
5.2.1 选定差分变压器电感元件的结构 40
5.2.2 确定铁芯和衔铁的尺寸 40
5.2.3 确定初始间隙 40
5.2.4 选定铁芯和衔铁的材料 41
5.2.5 确定线圈导线的直径d1 41
5.2.6 确定激励电流 41
5.2.7 计算线圈匝数 41
5.2.8 求线圈的铜电阻 43
5.2.9 求线圈电感L1 43
5.2.10 求励磁电压 43
第6章 差分变压器式传感器测量电路设计 45
6.1 工作原理 46
6.2 相敏检波的数学原理 47
结论 49
致谢 50
参考文献 51
毕业设计小结 53

摘 要
在微电子行业中高精度模板的制造和定位，高精度传感器的标定都需要很高的位移测量精度，甚至有些应用要求测量精度达到纳米量级，同时，测量范围的要求也越来越大。这样测量精度与量程范围的要求构成了尖锐的矛盾，因此，需要设计一些通用性好、价格便宜的测量仪器，并对这一类的测量仪器进行不断地更新和改进，以进一步提高测量精度。
本论文主要研究了差分变压器式精密测距仪的设计、技术指标、误差分析、硬件设计和测量电路的实现等技术。
论文首先分析了国内外传感器检测技术的现状与发展，以及当前位移检测技术的状况，并在此基础上分析了用差分结构优化位移测量的可行性。通过差分式结构，除了可以提高灵敏度外，还可改善非线性。对其他的影响，如温度、电源电压变化等也可进行补偿，从而减少外界影响造成的误差。
论文介绍了变压器式传感器的工作原理及技术指标，并详细分析了螺管型差分变压器的参数计算。对差分变压器式传感器的误差进行了较为全面的分析，并提出改善误差的方法或建议。针对测量电路，本文介绍了多种方法，并进行了分析比较。
论文按照要求设计了差分变压器式传感器，对各项指标进行了分析计算，并设计了该传感器的测量电路。为传感器系统的发展提供了具有参考价值的方法与方向。
关键词：差分变压器，电感传感器，位移测量