基于电感传感器的微位移测量系统设计.doc

绪论 ......................................................................................................2

第一章 基于电感传感器的微位移测量系统概述 ...........................2

第二章 设计思路 ...............................................................................3

第三章 使用模块及相应硬件概述 ...................................................4

3.1 电感传感器 ............................................................................4

3.8 无线传输模块 .......................................................................20

第四章 心得体会 .............................................................................31

参考文献 ............................................................................................32

绪论

随着现代制造业的规模逐渐扩大，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。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

电感微位移传感器是一种建立在电磁感应基础上，利用线圈的自感

或互感系数的改变来实现非电量(主要是位移)测量的低本、高精度测量

仪，因为其分辨力高、使用寿命长、工作性能稳定，应用于微位移测量

己经有很长的历史，进行高精度微位移测量时选用电感位移传感器已经

成为一种共识。此设计采用差动变压器的激励电源电路和相敏检波电

路等，以达到测量微小位移的目的。

设计要求：

测量范围 0.1~0.5mm；

综合测量误差小于 1%；

测量结果 LCD 实时显示；

配备无线数传功能；

第二章 设计思路

该系统主要包括电感式传感器、正弦波振荡器、放大器、相敏检

的电感量增加，下线圈的电感量则减少；若上线圈的电感量减少，下

线圈的电感量则增加。交流阻抗相应地变化，电桥失去平衡从而输出

了一个幅值与位移成正 比，频率与振荡器频率相同，相位与位移方

向相对应的调制信号。此信号由相 敏检波器鉴出极性，得到一个与

衔铁位移相对应的直流电压信号，经放大和 A/D 转换后输入到单片机，

经过数据处理进行显示。

第三章 使用模块及相应硬件概述

3.1 电感传感器

传感器是获取被测量信息的元件，其质量和性能的好坏直接影响

到测量结果的可靠性和准确度，衡量其质量的特性有许多，主要包括

静态和动态两个方面。当被测量不随时间变化或变化很慢时，可以认

化，从而实现位移的测量的一类传感器。它具有灵敏度高、分辨力大，

能测出±0.1um 甚至更小的线性位移变化和 0.1 度的角位移,输出信

号比较大,电压灵敏度一般每毫米可达几百毫伏,因此有利于信号的

传输.测量范围为±25um-50mm,测量精度与电容式位移传达室感器差

不多,但是它的频率响应较低,不宜于高频动态测量。

电感式传感器有非常广泛的用途。例如：可测量弯曲和偏移；可

测量振荡的振幅高度；可控制尺寸的稳定性；可控制定位；可控制对

中心率或偏心率。

将被测量的非电量转换为互感变化量的传感器称为互感式传感

器。这种互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕

组都用差动形式连接，故有被称为差动变压器式传感器，简称差动变

电感传感器具有以下优点：结构简单可靠、输出功率大，抗干扰能

辨力和示值误差与示值范围有关。示值范围大时，分辨力和示值精度将

相应的降低。

电涡流式传感器是利用电涡流效应将位移等非电被测参量转换为

线圈的电感或阻抗变化的变磁阻式传感器。这种传感器的优点是结构

简单、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、抗干扰能力强、体

积小等。电涡流传感器的敏感元件是线圈，当给线圈通以交变电

流并使它接近金属导体时，线圈产生的磁场就会被导体电涡流产

生的磁场部分抵消，使线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化。

这种变化与导体的几何尺寸、导电率、导磁率有关，也与线圈的

几何参量、电流的频率和线圈到被测导体间的距离有关。如果使