传感器课程设计(磁电式传感器测振动位移).doc

实用标准文案 精彩文档 实用标准文案 精彩文档 湖 南 科 技 大 学 课 程 设 计 课程设计名称： 磁电感应式位移传感器 学 生 姓 名： 学 院： 机电工程学院 专 业： 测控技术与仪器 学 号： 指 导 教 师： 杨书仪 凌启辉 2017 年 6 月 12 日 传感器、测控电路课程设计任务书 一、设计题目 磁电感应式位移传感器的设计 设计要求 （1）测得位移灵敏度为 可测得频率范围为0~500Hz时，最大加速度为10g。 可测得频率在0~600Hz、振幅范围为时，幅值误差为；相位误差在50Hz时为。 工作温度为 目 录 确定结构…………………………………………………………………01 原始给定数据……………………………………………………………01 磁电式传感器的参数设计计算…………………………………………02 误差分析…………………………………………………………………10 测量电路的设计…………………………………………………………12 绘制测振传感器的电路图………………………………………………14 附录………………………………………………………………………15 参考资料…………………………………………………………………15 精彩文档 精彩文档 正 文 确定结构 所选定的结构如下图1所示，它是为测量振动用的一种磁电式传感器。 图1 二、原始给定数据 （1）测得位移灵敏度为 （2）可测得频率范围为0~500Hz时，最大加速度为10g。 （3）可测得频率在0~600Hz、振幅范围为时，幅值误差为；相位误差在50Hz时为。 （4）工作温度为 三、磁电式传感器的参数设计计算 1、磁路计算 测振传感器的结构和给定空间的分配尺寸如图2所示。采用磁场分割法，计算气隙磁导和扩散磁导值。由于铝和铜是不导磁体，相当于空气隙一样，图中没有画出。根据磁场分布趋势，可将每一边的磁导近似分割成如图3所示的。两边磁路对称，总磁 图2 、3 导及工作点求法如下。 求总磁导。 ①磁导。它是一个界面为矩形的旋转体，是属于同心的圆柱与圆筒之间的磁导，如图4所示。由图给定的尺寸可知 查《新编传感器技术手册》（李科杰主编）P358表12-2得 ②磁导。它是一个截面为半圆（直径为）的旋转体，如图5所示 同理，查《新编传感器技术手册》（李科杰主编）P358表12-2得 这里取平均周长，即=18.85cm 图4 图5 ③磁导。它是一个截面为半空心圆的旋转体，如图6所示。 查《新编传感器技术手册》（李科杰主编）P358表12-2得 这里取平均周长，取，则 图6 图7 ④扩散磁导为 ⑤总磁导为 求工作点。利用总磁导和去磁曲线，用作图法找到工作点。 选用国产铝镍钴永磁合金作永磁材料，其它的去磁曲线和能量曲线如图7所示。 其中 解得。作出角与去磁曲线的相交点即为工作点。由图8可知，在点处的。 2、线圈设计及灵敏度估算 线圈设计的根据是：①满足给定灵敏度的要求；②满足线圈电阻与负载电阻的匹配；③线圈散热；④磁场反应等问题。 （1）线圈的设计。取线圈直接绕在骨架上，绕完后再包两层厚的电容纸，两种线圈均用漆包线，其裸导线直径，绝缘导线直径，工作线圈最大匝数估算如下。 ①工作线圈最大匝数为 式中 则 ②补偿线圈最大匝数 ③实际线圈的匝数。因为工作线圈产生的感应电势为 补偿线圈的感应电动势为 为达到完全补偿，使，则,设计时取匝，匝。 （2）灵敏度的估算。线圈的感应电势为，则其有效值为 总电动势 即 图8 由图8得 每匝线圈的平均长度为 则 所以，传感器的灵敏度为 如果设计技术指标给出了灵敏度的要求，可先根据灵敏度的要求，用相反的方法去试凑线圈的匝数，经多次计算，确实达不到要求时，就要改变磁路尺寸，这样反复多次直到满足为止。 传感器的固有频率及阻尼度的初步估算 幅频特性 本设计技术指标要求：待测频率为时，允许幅值误差为；相位误差在50Hz时为。由幅频特性可知：当取时，，即能满足，因此初步选定 由，于是得。 传感器的刚度和弹簧设计 刚度的计算。传感器的刚度要考虑满足的要求，也要保证弹簧在垂直工作时，不至于产生过于严重的静绕度。 设为传感器运动部分的总重量。根据各零件的尺寸和所用材料的比重，可求的活动部分的总重量=