基于电感传感器的微位移测量系统的设计.doc
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2023-06-24
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基于电感传感器的微位移测量系统的设计
1.概 述
1.1 课题的研究背景和意义
无论是科学研究还是生产实践，需要进行位移测量的场合非常多，可用于位移
测量的传感器的种类也很多，其中用于直线位移测量的有电阻式、电感式、电容式、
振弦式、编码式、感应同步器式、光栅式、磁栅式、光电式、霍尔效应式、磁敏电
阻式、喷射式、激光式、复合式以及光纤式等，但这些传感器在实际应用中或多或
少都存在着一些问题，有的设备复杂、成本高，有的对环境要求高，有的精度低、
线性范围小，有的结构复杂、工艺要求高。电感式传感器因其具有结构简单可靠、
输出功率大、抗干扰好、对环境要求不高、分辨率较高、示值误差小、价格低廉等
特点在位移测量方面获得了非常广泛的应用，专用集成电路芯片的出现，更为人们
使用电感式传感器带来了方便。
随着现代制造业规模逐渐扩大，自动化程度愈来愈高，要保证产品质量，对产
品的检测和质量管理都提出了更高的要求。与此同时，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。我们为此要设计一种精度的检测位移的仪器。电
感测微仪是一种分辨率极高、工作可靠、使用寿命很长的测量仪,应用于微位移测量
已有比较长的历史。
国外生产的电感测微仪产品比较成熟，精度高、性能稳定，但价格昂贵。国内
生产的电感测微仪存在漂移大、工作可靠性不高、高精度量程范围小等问题，一直
与国外的传感器水平保持一定的差距。在超精密加工技术迅猛发展的今天，这种测
量精度越来越显得不适应加工技术发展的需求。
1.2 主要设计内容及设计思路
设计内容：以单片机AT89C51为智能核心，设计电感传感器的激励单元、信号
调理单元、程控放大单元、信号采集及显示单元，实现基于电感传感器的微位移测
量系统的集成化设计。
设计的主要数据和技术要求： 测量范围±1mm/±0.1mm；
综合测量误差小于1μm/0.1μm；
测量结果LCD实时显示；
集成化设计；
编制系统汇编语言程序。
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