位移测量装置毕业论文6月7日

目录

任务书.............................................................................................。Ⅰ开题报告. (Ⅱ)

指导教师审查意见 (Ⅲ)

评阅教师评语 (Ⅳ)

答辩会议记录 (Ⅴ)

中文摘要..........................................................................................。Ⅵ外文摘要. (Ⅶ)

前言 (1)

1 引言 (1)

1.1 课题来源 (1)

1.2 课题研究的研究背景 (1)

1.3 国内外的发展现状、发展趋势及存在的主要问题 (2)

1.4 课题研究的指导思想与技术路线 (3)

1.5 位移测量装置的技术要求 (4)

2 位移测量传感器原理介绍 (5)

2.1 差动变压器结构和工作原理 (5)

3 方案选择 (6)

3.1 从信号检测过程可以分为直流求差法和交流求差法。 (6)

3。2 正弦信号产生方案选择 (7)

3。3 单片机的选择 (7)

3.4 总体设计框图 (8)

4 系统硬件设计 (9)

4.1 器件芯片介绍 (9)

4.2 系统硬件框图 (14)

4.3 主要组成电路分析 (14)

4。4 总电路图设计 (17)

5 系统软件设计 (17)

5.1 主程序流程图 (17)

5。2 中断子程序流程图 (19)

5.3 DDS控制软件设计 (19)

5.4 AD7886 软件驱动设计 (20)

5.5 系统源程序 (21)

6 制作位移测量装置的步骤 (21)

7 总结 ........................................................... - 22 -参考文献 .. (23)

致谢 (24)

附录1 (25)

附录2 (26)

附录3 (27)

前言

差动变压器式（LVDT）位移传感器广泛用于工业现场和测试领域,如过程检测和自动控制、形变测量等。

本设计为电子设计竞赛题目。该题目主要实现位移测量的功能，具有一定实际研究意义,除了测量位移本身外，其他很多物理量也可以转化为位移来测量比如液位等本文采用差动式变压器作为位移传感器测量位移，达到了比赛规定的设计指标,而且不仅可以测量位移还可以实现位移的控制，这是本文的特点。

系统采用MSP430单片机制作核心控制器件,实现磁棒小范围位移的精确测量。本设计首先采用DDS芯片AD9851得到一个频率为100kHz的正弦波信号，并且采用THS4503芯片进行差分输出，驱动线性可变差动变压器的原边;差动变压器两个副边的输出信号分别经过ad811芯片放大后，进行半波整流、电子滤波,得到稳定的直流电压,实现磁棒位移信号的实时采集。对两路直流信号分别进行A/D转换,并送入单片机分析处理，最后将计算结果用LCD显示。整个系统结构合理，设计简洁，性能稳定，有较强的抗干扰能力.

1 引言

1。1 课题来源

2008年湖北省电子设计竞赛题目

1。2课题研究的研究背景

在电子技术中，位移的测量十分重要,这就要求位移测量计要不断的提高其精度、量程、线性比和实用性。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测,大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。

电感式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变化原理来实现非电量电测的传感器.传感器测头检测到被测物体的位移，通过测杆带动衔铁产生移动,从而使线圈的电感或互感系数发生变化。自感或互感信号再通过引线接入测量电路进行测量。电感传感器本身是互感系数可变的变压器,当一次测线圈接入激励电源后,二次线圈就将感应产生的电压输出。互感变化时，输出电压将作相应的变化。

光栅式位移传感器是由一对光栅副中的主光栅和副光栅进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生明暗相同的规则条纹图形,称之为莫尔条纹。经过光电器转换使明暗相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示。

差动式位移测量装置具有测试精度高、线性范围大、稳定性好和使用方便等特点.被广泛应用于直线位移.

本课题主要研究的是以单片机为控制核心，线性可变差动变压器为传感器，辅以相应的模拟电路，能够实现精确的位移测量功能。本系统电路构造简单，通过较少的元件就可以达到一定精度的测量.本系统一大特色就是具有电机驱动。以动磁棒移动到指定位移.

1.3国内外的发展现状、发展趋势及存在的主要问题

可用于位移测量的传感器的种类很多,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。

于此同时,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，这样测量精度与测量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，并对这类的测量仪器进行不断的更新和改进，以进一步高测量精度.各种测量传感器的主要性能如表1所示本文采用差动式传感器设计的位移测量装置。

差动变压器式传感器的优点是:测量精度高，可达0.1μm;线性范围大，可到±100mm；稳定性好,使用方便。因而被广泛应用于直线位移，或可能转换为位移变化的压力、重量等参数的测量。

本设计显示清晰明了，反应快,测试精度高，线性范围大，灵敏度高,性能稳定，结构简单且设计廉价