工件厚度测量传感器

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改进型的电涡流传感器
& U1
L1
φ1
被被被被被
φ ′1
& U2
L2
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五、总体设计方案
接口电路 报警器 控制器件
VD
L1
d1
F/V
V1
t
d2
D
L2
加法器
减法器
微机
V 数字显示
V2
F/V A/D
接口电路
图一:反射式电涡流在线测厚原理框图 图一 反射式电涡流在线测厚原理框图
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 返 回 上一页 下一页
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五、典型器件选择 传感器的主要技术指标
精确度 3﹪ 量程 0.1 ㎜ ～6 ㎜
线性度
1﹪～3﹪ 3
允许误差
±0.1㎜
分辨率
0.01 ㎜
输出信号
0～5VDC
工作温度
﹣10～50℃
工件尺寸
10 ㎜（长） ×6 (宽）㎜ ×2 ㎜(厚）
六、测量电路
调频式电路说明： 调频式电路说明： 调频式测量电路如图所示。传感器线圈接入LC振荡回 路。当传感器与被测物体的距离改变时，传感器的电感量发 生变化，从而导致振荡频率的变化。该频率可以直接通过FV变换，用电压表测出对应的电压值。 振荡电路由一个电容三点式振荡器和射极跟随器组成。 振荡器由C2，C3，L1，C和T1 组成，其频率为：
1 f = 2π L ( x )C
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七、系统误差分析与评价
来源1 来源 恒定系统误差； 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； 变值系统误差；
来源2 来源
★累计性系统误差：误差的数据随某些检测系统变
测量
枻 ，
， 非接触 测量， ， 测量 ，但是
结构简单， ， ， 量 ， 受枵 接触 电 枵 非 ，影 灵敏度
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三、传感器的选型
电涡流式在线测厚传感 器
电容式
电涡流
超声波
微波式
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四、测量电路可行性分析
测量电路可行性分析
为了克服传送带不够平整或运行过程中上下波动的影 响，在传送带的上、下两侧对称地设置了两个特性完全相同 的涡流传感器L1和L2。L1和L2与被测工件表面之间的距离分 别为d1和d2。若被测工件厚度不变，则被测工件上、下表面 之间的距离总有d1+d2=k(常数)的关系存在。两传感器的输 出电压之和为2Uo，数值不变。如果被测工件厚度改变量为 ΔL，则两传感器与被测工件之间的距离也改变一个ΔL，两 传感器输出电压此时为2Uo±ΔU。ΔU经放大器放大后，通 过指示仪表即可指示出被测工件的厚度变化值。 被测工件 厚度给定值与偏差指示值的代数和就是被测工件的厚度。
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五、总体设计方案
框图相关说明： 框图相关说明：
当步进电机带动传送带到待测位置时，传送带会短 时间停留，这时传感器的上层金属薄片轻轻压下至刚接触 工件为止， L1、L2各自与上下金属薄片之间就会产生涡流 效应，从而引起L1、L2的变化。在接口电路中，L1的变化 引起了，电桥的不平衡输出经线性放大和检波，再经F/V转 换，就可以输出一个与被测量成比例的电压值
任务要求
1、确定测量的方法并提出整体解决方案，并说明其实现原理； 2、选定传感器的型号和规格，并列出其主要技术指标； 3、选定测量电路，并确定所用器件的型号和具体参数。 4、解决方案评估，并分析存在的问题并提出相应的解决措施；
说明： 说明：对测量电路输出信号的信号处理电路，包括采样、转换、处理、报警 和控制等部分，只需要进行简单的概要设计，不要求做详细设计。
七、系统误差分析与评价
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， 恒定系统误差 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； 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 在我们的测量电路里，为了避免输出电缆的分布电容 影响 ，我们还通常将L,C装在传感器的内部，此时分布电容并联 在大电容C2，C3上，因而对振荡器的频率的影响就很
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一、目录
任务说明 总体设计方案 传感器的选型与测量电路 典型器件选择 系统误差分析与评价
你好，老兄！ 你好，老兄！
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二、任务说明
任务用途
用传感器测量置于传送带上工件厚度尺寸，即判定工件是否符合规定误 差，传送带由步进电机驱动，要求具备测量数据记录和打印功能，并对 不合格工件给出相应的报警和控制信号。
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六、测量电路
L C6 R1 R3
R5
C2
C4 C5
C1 R2 R4 C3
R6
L1 C0
调频式接口电路
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四、典型器件选择
器件名称 电容C 导线 三极管 电阻R 数字电压表 电感L1 电感L2 检波器 晶体振荡器
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器件型号
器件数量 7只 若干 2个 6个 1只 1个 1个 1个 1个
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五、总体设计方案
同理，L2也输出一个这样的电压值，两个电压值 在加法器内进行运算后输出到减法器，我们给减法器给 定一个标准参考电压，这两个电压在减法器里继续运算， 输出后的电压经A/D转换后输入微机。当电压值低于或 大于某个值的时候，微机控制其该电压值输入到报警器， 报警器报警的同时把信号输出到控制电路，从而让控制 电路控制相关设备去除不合格的工件；当电压值在某个 值范围内时，由微机控制该信号输入到数字显示表中， 从而检验该工件为合格品。
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三、传感器的选型
电涡流式在线测厚传感 器
电容式
电涡流
超声波
微波式
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各类传感器比较
电 容 式 电 流 涡 超 声 波 压 电 式
结构简单，非 接触测量，灵 敏度高，分辨 率也高，但是 容易受电磁干 扰，受温度影 ， 电容
结构简单，灵 敏度高， 干 扰 枵 ， 受 影 ，非接触 测量， 栆柲电 ， 易 高 测量