高精度电子式微位移测量仪的设计.rar

摘 要:在生产实际和科学研究中，都需要进行一些快速的、精度较高的位移测量，为了满足测量的需求，本设计提出了高精度电子式微位移测量仪．

可用于位移测量的传感器的种类有很多,其中用于直线位移测量的有电阻式,电容式,振弦式,编码式等,但这些传感器在实际应用中或多或少都存在着一些问题,而电感式传感器有结构简单可靠,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，因此我们选用电感传感器．

本文设计的电感微位移传感器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)测量的低成本、高精度测量仪．采用单片机系统控制整个电路的信号处理，通过键设置误差的范围，当零件的直径误差超出设置误差的范围时系统应有提示信息，并通过显示屏或其他方式发出提醒．

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．该文针对这些问题,对电感传感器测量电路进行了一定的设计和改进．对电感测微仪的正弦波生成电路、交流放大电路、带通滤波电路、相敏检波电路等进行了分析和相应的设计．考虑到电感交流电桥负载的影响，结合运算放大器的信号放大功能与三极管高负载能力，设计了负载能力高的正弦激励信号来驱动交流电桥． 其次，在分析了基于交流电桥的电感传感器输出信号实质的基础上，针对目前相敏检波电路的不足，采用有源全绝对值电路检波的方法．在分析了现有绝对值电路的基础上，提出了一种基于单运放的绝对值电路设计方法，详细论述了其原理、优点及设计参数等，并把它应用在相敏检波上．

关键词：电感式传感器；正弦波发生器；零点残余电压

目录

摘要

abstract

第1章 绪论-1

1．1课题背景-1

1．2 电子式微位移测量仪的研究现状-1

1．3 研究的基本内容、拟解决的主要问题-2

第2章 电子式微位移测量仪的理论基础-3

第3章 电子式微位移测量仪电路设计-7

3．1时钟信号产生电路的设计-7

3．2 正弦波发生电路的设计-7

3．3脉冲信号发生电路-9

3．4交流放大与解调电路-10

3．5滤波电路-11

3．6直流放大与分档-11

3．7模数转换功能的介绍-12

3．8单片机的选用与功能介绍-13

3．9液晶显示模块-15

3．11 键盘模块-22

第4章 系统软件设计-23

4．1 软件设计原理-23

4．2 程序设计-23

4．2．1主程序设计-23

4．2．2 存储模块子程序设计-24

4．2．3 RS232串行口的程序设置-24

4．2．4 液晶驱动程序-25

4．2．5延时程序-26

第5章 总结和展望-27

5．1 结论-27

5．2 不足和未来发展-27

参考文献-28

致谢-29