傳感器測(cè)控電路課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　湖 南 科 技 大 學(xué)</p><p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 《傳感器/測(cè)控電路》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 生 姓 名 ： </p><p>　　學(xué) 院 ：

2、 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)及班級(jí) ： </p><p>　　學(xué) 號(hào) ： </p><p>　　指 導(dǎo) 老 師 ： </p><p>

3、　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速傳感器按照工作原理的不同可以分為：磁電式、光電式、離心式、電渦流式和霍爾式等。其中磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器是一種機(jī)-電能量轉(zhuǎn)換型傳感器，不需供電電源、電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、輸出信號(hào)強(qiáng)，因此，在實(shí)際工程中具有廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本文介紹了磁電

4、感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理，對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算，繪制了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、裝配圖和零件圖，同時(shí)設(shè)計(jì)出了后續(xù)信號(hào)處理電路，為單片機(jī)的后續(xù)信號(hào)處理提供信號(hào)源。</p><p>　　關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)速傳感器；磁電式；工作原理；基本結(jié)構(gòu)；信號(hào)處理電路</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論···

5、;····································

6、83;·······2</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的意義························

7、···········2</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的題目及要求····················

8、·········2</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的······················

9、83;············2</p><p>　　磁電式測(cè)轉(zhuǎn)速基本工作原理··················&

10、#183;·······3</p><p>　　設(shè)計(jì)方案的確定與方案原理·······················

11、;···4</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)方案的確定···························

12、83;······4</p><p>　　3.2 變磁通式磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器····················4</p><p

13、>　　第四章 傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算······························6</p><p&g

14、t;　　4.1 主要技術(shù)參數(shù)··································&

15、#183;·6</p><p>　　4.2 傳感器主要元件的工程設(shè)計(jì)計(jì)算····················6</p><p>　　4.3 傳感器轉(zhuǎn)配圖··

16、;··································9</p>&l

17、t;p>　　第五章 測(cè)控電路的設(shè)計(jì)·································&#

18、183;··11</p><p>　　5.1 正弦波產(chǎn)生電路····························

19、;······11</p><p>　　5.2 放大電路·························

20、;··············12</p><p>　　5.3 相敏檢波電路················

21、83;··················13</p><p>　　5.4 濾波電路············

22、83;··························14</p><p>　　第六章 總結(jié)與分析····

23、83;··································15</p>

24、<p>　　參考文獻(xiàn)··································

25、··············16附錄······················

26、······························17</p><p><b>　　第一章 緒論

27、</b></p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)的意義</p><p>　　傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種裝備不可缺少的信息采集手段。其早已滲透到及其廣泛的領(lǐng)域，可以毫不夸張的說(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各式各樣的傳感器。因此，作為測(cè)控專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的傳感器并掌握其設(shè)計(jì)思想是非常有必要

28、的。</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)的題目及要求</p><p>　?。?）題目：磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）要求：</b></p><p>　?、賹W(xué)生需認(rèn)真閱讀課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)資料及參考資料，熟悉有關(guān)各種設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)內(nèi)容，認(rèn)真完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的設(shè)計(jì)內(nèi)容。</p&g

29、t;<p>　?、趯W(xué)生均應(yīng)在教師指導(dǎo)下，按時(shí)獨(dú)立完成規(guī)定的內(nèi)容和工作量。</p><p>　?、壅n程設(shè)計(jì)的計(jì)算說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙：要求設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)計(jì)算準(zhǔn)確、文字通順、編排規(guī)范（要求計(jì)算機(jī)打?。?。要求圖紙、圖面布置合理、正確清晰、符合制圖標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定。</p><p>　　1.3課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　傳感器課程設(shè)計(jì)是測(cè)控專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)獨(dú)立實(shí)踐

30、課程。本課程以各類(lèi)傳感器的性能測(cè)試、實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)為線索，完成光電傳感器、應(yīng)變傳感器、電感傳感器、電容傳感器、壓電傳感器、光纖傳感器等基本型、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)內(nèi)容，使學(xué)生掌握不同種類(lèi)傳感器的使用方法和設(shè)計(jì)要點(diǎn)的基本技能，加深學(xué)生對(duì)“傳感器原理”及“測(cè)控電路”理論知識(shí)的理解，為從事儀器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　第二章 磁電式測(cè)轉(zhuǎn)速基本工作原理</p><p>　　磁

31、電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器是一種能將一定的速度量轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的傳感器。測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)，由于轉(zhuǎn)子與定子端面齒頂和齒槽氣隙將作一定頻率的周期性變化，則磁通也將有一定頻率的交替變化，從而在線圈中感應(yīng)出一定頻率的近似正弦波的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。對(duì)于磁電轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)說(shuō)線圈匝數(shù)是固定的，因此輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)僅僅與磁通變化率即和轉(zhuǎn)速有關(guān)，而且電動(dòng)勢(shì)的大小與轉(zhuǎn)速成正比，而與氣隙成反比；每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，電動(dòng)勢(shì)經(jīng)歷一個(gè)周期，電動(dòng)勢(shì)頻率f與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系為</p&g

32、t;<p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　式中z為定子或轉(zhuǎn)子端面上的齒數(shù)。因此可以通過(guò)檢測(cè)信號(hào)頻率來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速。 </p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)方案的確定與方案原理</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器主要由永久磁鐵、旋轉(zhuǎn)齒輪、感應(yīng)純鐵

33、和感應(yīng)元件組成，一般分為恒定磁通式和變磁通式兩大類(lèi)。其輸出阻抗小，轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍。本文中，我選擇設(shè)計(jì)變磁通式磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器。圖3.1為其結(jié)構(gòu)原理圖：</p><p>　　圖3.1 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)原理圖（閉磁路)</p><p>　　3.2 變磁通式磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器</p><p><b>　　（1）磁阻效應(yīng)

34、原理</b></p><p>　　變磁通式又稱(chēng)變磁阻式或變氣隙式。磁敏電阻效應(yīng)，就是某些材料的電阻值受磁場(chǎng)的影響而改變的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱(chēng)磁阻效應(yīng)。磁阻傳感器主要用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的存在、強(qiáng)弱、方向和變化等。</p><p>　　在兩端設(shè)置電流電極的元件中，由于外界磁場(chǎng)的存在，改變了電流的分布，電流所流經(jīng)的途徑變長(zhǎng)，導(dǎo)致電極間的電阻值增加，這就是磁阻效應(yīng)。如圖3.2.1所示</p>

35、;<p>　　圖3.2.1 磁阻元件原理示意圖</p><p>　　在溫度恒定下，器件只有電子參與導(dǎo)電的簡(jiǎn)單情況下，理論推導(dǎo)出來(lái)的磁場(chǎng)內(nèi)的磁阻與磁感應(yīng)強(qiáng)度B具有如下關(guān)系。</p><p>　　(3-1) </p><p>　　式中 ------磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)的電阻率，Ω·m;</p>

36、<p>　　-------零磁場(chǎng)下的電阻率，Ω·m;</p><p>　　-------電子遷移率， ,表示每秒每伏特電壓下電子的運(yùn)動(dòng)范圍大小，當(dāng)電阻率變化時(shí) ，電阻率的相對(duì)變化為</p><p><b>　　(3-2) </b></p><p>　　可見(jiàn)，在利用磁阻效應(yīng)的元件中，

37、半導(dǎo)體材料的電子遷移率必須很高才行。</p><p>　　閉磁路變磁通磁電式傳感器一般結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3.2.2為兩級(jí)閉磁路變磁通式結(jié)構(gòu)示意圖。被測(cè)轉(zhuǎn)軸1帶動(dòng)橢圓形鐵芯2在磁場(chǎng)氣隙中等速轉(zhuǎn)動(dòng)，使氣隙平均長(zhǎng)度周期地變化，因而磁路磁阻也周期地變化，致使磁通同樣周期地變化，在線圈3中產(chǎn)生頻率與鐵芯2轉(zhuǎn)速成正比的感應(yīng)電勢(shì)。在這種結(jié)構(gòu)中，也可以用齒輪代替橢圓形鐵芯2，軟鐵4制成內(nèi)齒輪形式

38、，兩齒輪的齒數(shù)相等。當(dāng)被測(cè)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩齒輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁路的磁阻發(fā)生變化，因而在線圈3中產(chǎn)生頻率與轉(zhuǎn)速成正比的感應(yīng)電勢(shì)。</p><p>　　圖3.2.2 兩級(jí)閉磁路變磁通式結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　4.1 主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表4.1 傳感器的主要技術(shù)參數(shù)</p>&

39、lt;p>　　4.2 傳感器主要元件的工程設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　磁路計(jì)算</b></p><p>　　永磁系統(tǒng)磁路計(jì)算的一般方法為：先根據(jù)傳感器外形尺寸確定磁路系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)尺寸；然后選取工作氣隙尺寸；選擇永久磁鐵材料，由材料的去磁曲線確定永久磁鐵的工作點(diǎn)；最后計(jì)算出永久磁鐵的尺寸。</p><p>　?、俅怕废到y(tǒng)中工作氣

40、隙的選擇</p><p>　　為使傳感器有較高的靈敏度和較好的線性度，必須在保證足夠大的窗口面積和所需加工安裝精度的前提下，盡量減小工作氣隙d。工作氣隙寬度 也和傳感器的靈敏度、線性度有關(guān)。 越大，靈敏度越高，線性度越好，但傳感器體積和質(zhì)量就較大，因此一般取d/ ≈1/4。</p><p>　?、谟谰么盆F材料的選擇</p><p>　　永久磁鐵由永磁合金制成，是提供

41、工作氣隙磁能的能源。不同永磁合金的磁性能各不相同，表征性能的主要參數(shù)為矯頑力 、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度 、最大磁能積 ， 以及去磁曲線和磁能積曲線。本文中，我選用鋁鎳8.5，表4.2為其磁性能。永久磁鐵必須進(jìn)行各種穩(wěn)定性處理，如時(shí)間、溫度、組織結(jié)構(gòu)等穩(wěn)定性處理，以使其磁性能穩(wěn)定，否則將直接影響傳感器的精度。</p><p>　　表4.2 鋁鎳8.5的磁性能</p><p>　?、鄞_

42、定永久磁鐵的工作點(diǎn)</p><p>　　A即為帶氣隙永久磁鐵的工作點(diǎn)。工作點(diǎn)A的確定原則是使永久磁鐵盡可能工作在最大磁能積上，這時(shí)磁鐵體積最小。最大磁能積 可在材料磁性能表中查到。由磁能積曲線與去磁曲線可知， 點(diǎn)正好與A點(diǎn)對(duì)應(yīng)。因此，只要過(guò) 點(diǎn)和 點(diǎn)作兩分別平行于橫軸和縱軸的虛線，交于 點(diǎn)，連接O ,作直線O （稱(chēng)為磁導(dǎo)線），其與去磁曲線的交點(diǎn)A就是永久磁鐵的最佳工作點(diǎn)。其對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為 。&l

43、t;/p><p>　?、苡?jì)算永久磁鐵的尺寸</p><p>　　設(shè)永久磁鐵的工作點(diǎn)為A。永久磁鐵內(nèi)的磁壓降為，其中是磁鐵內(nèi)磁路長(zhǎng)度。若氣隙為d,氣隙內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度為，由磁路基爾霍夫第一定律可得。因此，永久磁鐵內(nèi)的磁壓降在數(shù)值上等于氣隙中的磁壓降，只是方向相反。在磁電感應(yīng)式傳感器中，實(shí)際的磁路除工作氣隙外還有與他相串聯(lián)的非工作氣隙，如磁鐵與導(dǎo)體間的裝配氣隙，這時(shí)</p><p&g

44、t;<b>　　（4-1) </b></p><p>　　式中，——修正系數(shù)，它考慮了非工作氣隙的影響，一般≈1.2。</p><p>　　由于磁路中的磁通是連續(xù)的，即，其中和為磁通密度和磁鐵截面積，和為氣隙中的磁通密度和氣隙截面積?？紤]到有部分磁通在工作氣隙外漏掉，因此</p><p><b>　?。?-2）</b>

45、</p><p>　　式中，——漏磁系數(shù)，它等于永久磁鐵內(nèi)的總磁通之比，也即</p><p><b>　　(4-3）</b></p><p>　　其中，——工作氣隙磁導(dǎo)；——工作氣隙磁導(dǎo)與各漏磁導(dǎo)之和。是大于1的正數(shù)，一般為1.5~10.不同的磁路結(jié)構(gòu)，其值是不同的，可以根據(jù)確定的磁路結(jié)構(gòu)和磁力線分布將整個(gè)氣隙磁場(chǎng)分成若干個(gè)易于計(jì)算的簡(jiǎn)單幾何形

46、狀的磁通管，如圓筒形磁通管等，分別求出各磁導(dǎo)，就可能得出的值。這種計(jì)算的方法是較繁瑣的而且不易準(zhǔn)確。因此在進(jìn)行磁路計(jì)算時(shí)經(jīng)常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。</p><p>　　由式（4-1）和（4-2）可得</p><p><b>　　（4-4）</b></p><p>　　當(dāng)工作氣隙磁場(chǎng)均勻時(shí)，氣隙磁導(dǎo)，所以?？紤]到去磁曲線B=f(H)的坐標(biāo)比例尺，式（4-

47、4）又可以改寫(xiě)成</p><p><b>　　(4-5)</b></p><p>　　式中，——磁場(chǎng)強(qiáng)度坐標(biāo)比例尺，它表示在去磁曲線的H坐標(biāo)上每單位長(zhǎng)度的值；——磁感應(yīng)強(qiáng)度坐標(biāo)比例尺，它表示在去磁曲線的H坐標(biāo)上每單位長(zhǎng)度的T值；——空氣磁導(dǎo)率，近似為真空磁導(dǎo)率，。</p><p>　　根據(jù)選定的傳感器外形尺寸和氣隙尺寸定出每匝線圈平均長(zhǎng)度l,再

48、由l計(jì)算空氣隙的平均直徑，則磁鐵直徑近似為，因此，永久磁鐵的截面積為</p><p><b>　　(4-6)</b></p><p>　　由式（4-4）可得永久磁鐵的長(zhǎng)度</p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　由式（4-2）可估算出空氣磁通密度</p>&

49、lt;p><b>　　(4-8)</b></p><p>　　如果工作氣隙中的磁通或磁感應(yīng)強(qiáng)度為已知的，則可根據(jù)式（4-1)和（4-2）分別求得</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　　（4-10）</b></p><p>　　將上兩式

50、相乘可得永久磁鐵的體積</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　當(dāng)磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸和材料已確定后，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的值，并由式（4-4)求得工作點(diǎn)A及相應(yīng)的和，然后由式（4-2)求出，最后驗(yàn)算傳感器的靈敏度。</p><p>　　4.3 傳感器裝配圖</p><p>　　圖4.1 傳感器轉(zhuǎn)配

51、圖</p><p>　　如圖4.1，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸一緊固，轉(zhuǎn)子2和定子7都用工業(yè)純鐵制成，它們和永久磁鐵4組成磁路系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子2和定子7的環(huán)形端面上均勻地銑了一些齒和槽，兩者對(duì)應(yīng)相等。測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)，傳感器的轉(zhuǎn)軸1與被測(cè)物的轉(zhuǎn)軸相連接，因而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子2的齒與定子7的齒相對(duì)時(shí)，氣隙最小，磁路系統(tǒng)的磁通最大。齒與槽相對(duì)時(shí)，氣隙最大，磁通最小。因此當(dāng)定子7不動(dòng)而轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁通就周期性的變化，從而在線圈中感應(yīng)出近

52、似正弦波的電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)速n越高，感應(yīng)電勢(shì)的頻率也就越高。</p><p>　　圖4.2 傳感器零件圖</p><p><b>　　測(cè)控電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　傳感器出來(lái)的信號(hào)要經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路，放大電路，濾波電路，調(diào)制解調(diào)電路,再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換，輸入到單片機(jī)進(jìn)行處理。</p><p>　　系統(tǒng)總的框圖如圖5.1所

53、示：</p><p>　　圖5.1 測(cè)控系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　本文中，我選擇正弦波產(chǎn)生電路，放大電路，相敏檢波電路和濾波電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　5.1 正弦波產(chǎn)生電路</p><p>　　穩(wěn)幅文氏振蕩器是用運(yùn)算放大器做放大元件的RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器，電路如圖5.2所示。 由于放大器的輸出電阻很低，反饋

54、信號(hào)加入運(yùn)算放大的同相輸入端，所以輸入電阻很高，這樣同相放大器的增益KF=1+ R8/Rf，僅與外部電阻R8和Rf有關(guān)，而與放大器本身參數(shù)無(wú)關(guān)，因此增益的精度和穩(wěn)定性都很高。在實(shí)際應(yīng)用中，常選RC串-并聯(lián)電路的R1=R2=R，C1=C2=C，所以在f=1/2πRC這個(gè)頻率上， RC移相網(wǎng)絡(luò)相位移為零，而R8≈2Rf，滿(mǎn)足振蕩條件。選R=240kΩ， C=330pF，則得到振蕩頻率為：</p><p><b&

55、gt;　　(5-1)</b></p><p>　　圖5.2 穩(wěn)幅文氏振蕩器</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅的目的，在運(yùn)算放大器輸入端加上由R8、R4和場(chǎng)效應(yīng)管VT組成可控負(fù)反饋電路。對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管要求工作在線性電阻區(qū)，只有在UDS較小時(shí)，它的RDS差不多隨柵源電壓VGS線性變化，宛如一只良好的壓控線性電阻，阻值可調(diào)范圍約為400Ω～100MΩ ，當(dāng)幅值較大時(shí)， RDS應(yīng)自動(dòng)增大

56、以加強(qiáng)負(fù)反饋，這個(gè)作用由整流二極D1，濾波電路R7、R6、C5及場(chǎng)效應(yīng)管VT組成。當(dāng)幅值較小時(shí)，C5上的電壓VC5逐漸減小，導(dǎo)致RDS下降，所以電路將自動(dòng)在VT的其一柵源電壓下穩(wěn)定下來(lái)，輸出幅值穩(wěn)定的正弦波電壓。調(diào)節(jié)R6可改變輸出電壓的大小，一般將輸出電壓調(diào)節(jié)在3～5V之間。</p><p><b>　　5.2 放大電路</b></p><p>　　在許多檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

57、場(chǎng)合，傳感器輸出信號(hào)往往較弱，而且其中還包括工頻、靜電和電磁耦合等共模干擾，對(duì)這種信號(hào)的放大就需要放大電路具有很高的共模抑制能力以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗，如圖5.3所示。</p><p>　　圖5.3 三運(yùn)放高共模抑制比放大電路</p><p>　　從電路結(jié)構(gòu)可知，這是一種同相并聯(lián)差動(dòng)放大器，其對(duì)稱(chēng)性結(jié)構(gòu)使整個(gè)放大器具有很高的共模抑制能力，特別是適用于長(zhǎng)距離測(cè)量。其數(shù)學(xué)模型為：<

58、;/p><p><b>　　（5-2)</b></p><p>　　令電路參數(shù)對(duì)稱(chēng)R=R3=R5=R4=R6=16kΩ ，即R1=R2=40kΩ。帶入整理得增益為： </p><p><b>　?。?-3)</b></p><p>　　這種

59、電路特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，其漂移將大大減少，具有高輸入阻抗和高共模抑制比，對(duì)微小的差模電壓很敏感，并適用于遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)，因而十分適用與傳感器配合使用。顯然，為保證電路的對(duì)稱(chēng)性，改變?cè)鲆孀詈侠?、最?jiǎn)單的方法是改變RG的阻值。</p><p>　　5.3 相敏檢波電路</p><p>　　當(dāng)被測(cè)量進(jìn)行放大后，為了恢復(fù)原來(lái)被測(cè)量緩慢信號(hào)，采用相敏檢波器將交流的幅度變化轉(zhuǎn)換成正比于傳感器電容ΔC

60、的直流電平。其相敏檢波電路如圖5.4所示。其工作過(guò)程如下，</p><p>　　當(dāng)輸入電壓Vi 為正半周期時(shí)，U4反相，D2截至，D1導(dǎo)通，U4輸出為零，R11’=R12=20kΩ ，U5的電壓放大倍數(shù)為R10’/R9=-1，則輸出信號(hào)為：Vo=V1。</p><p>　　當(dāng)輸入電壓Vi 為負(fù)半周期時(shí)，經(jīng)A4反相，D2導(dǎo)通，D1截至，經(jīng)R10’， U4輸出為-Vi，選擇

61、合適的電阻R11’、R11使R11’=2R11經(jīng)過(guò)R11’過(guò)來(lái)的電壓疊加后輸出信號(hào)V0為： Vo=V1。</p><p>　　圖5.4 相敏檢波電路圖</p><p><b>　　5.4 濾波電路</b></p><p>　　通過(guò)相敏檢波出來(lái)的信號(hào)需要濾波后才能得到有用信號(hào)。采用壓控電壓源型低通濾波電路。電源頻率為f=2kHz，可設(shè)截止頻率為f

62、p=10kHz，Q=0.707。由此可設(shè)計(jì)</p><p>　　圖5.5 低通濾波電路圖</p><p>　　R13=R14=1.6K,</p><p>　　C4=C5=0.01,</p><p>　　R16=5K,R17=3K。</p><p>　　則帶寬為0～10Hz 。這樣把它檢波后的脈動(dòng)直流信號(hào)中高次諧波濾掉，

63、采用有源低通濾波器的優(yōu)點(diǎn)是較小的電容得到良好的濾波效果。濾波器輸出后的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換與單片機(jī)連接，這樣就可以完成對(duì)被測(cè)對(duì)象的檢測(cè)和控制。</p><p><b>　　第六章 總結(jié)與分析</b></p><p>　　通過(guò)此次為期兩周的傳感器課程設(shè)計(jì)，不僅鞏固了我所學(xué)的傳感器和測(cè)控電路的相關(guān)知識(shí)，而且學(xué)會(huì)了如何將自己所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)與生活中去，還學(xué)到了許

64、多關(guān)于設(shè)計(jì)的方法與思路。通過(guò)對(duì)課程設(shè)計(jì)中所遇到的難題以及疑惑之處的深入探究與解決，豐富了我們的課外知識(shí)，拓寬了我們的視野，提高了我們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)對(duì)于提升自己的專(zhuān)業(yè)能力有很大的幫助，有自己的想法，再到獨(dú)立設(shè)計(jì)和完成作品是個(gè)很有趣的過(guò)程，為我們?cè)谝院蟮墓ぷ髦性O(shè)計(jì)與創(chuàng)新打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　在此，非常感謝這一周一同努力的同學(xué)，感謝給予我指導(dǎo)

65、和幫助的楊書(shū)儀老師和余以道老師。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]唐文彥.傳感器[M].5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013. </p><p>　　[2]張國(guó)雄，李醒飛.測(cè)控電路[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.</p><p&

66、gt;　　[3]吳東鑫.新型使用傳感器應(yīng)用指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，1998.</p><p>　　[4]李小堅(jiān)，趙山林，馮曉君，龍懷冰.Protel DXP電路設(shè)計(jì)與制版實(shí)用教程[M].2版.北京：人民郵電出版社.2009.</p><p>　　[5]劉小年.AutoCAD計(jì)算機(jī)繪圖基礎(chǔ)[M].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，2010.</p><p>　　[6]徐