传感器课程设计磁电式传感器测振动位移样本.doc

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设计设计规定（1）测得位移敏捷度为可测得频率范畴为0~500Hz时，最大加速度为10g。可测得频率在0~600Hz、振幅范畴为时，幅值误差为；相位误差在50Hz时为。工作温度为目录拟定构造…………………………………………………………………01原始给定数据……………………………………………………………01磁电式传感器参数设计计算…………………………………………02误差分析…………………………………………………………………10测量电路设计…………………………………………………………12绘制测振传感器电路图………………………………………………14附录………………………………………………………………………15参照资料…………………………………………………………………15正文拟定构造所选定构造如下图1所示，它是为测量振动用一种磁电式传感器。图1二、原始给定数据（1）测得位移敏捷度为（2）可测得频率范畴为0~500Hz时，最大加速度为10g。（3）可测得频率在0~600Hz、振幅范畴为时，幅值误差为；相位误差在50Hz时为。（4）工作温度为三、磁电式传感器参数设计计算1、磁路计算测振传感器构造和给定空间分派尺寸如图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，相称于空气隙同样，图中没有画出。依照磁场分布趋势，可将每一边磁导近似分割成如图3所示。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。它是一种界面为矩形旋转体，是属于同心圆柱与圆筒之间磁导，如图4所示。由图给定尺寸可知查《新编传感器技术手册》（李科杰主编）P358表12-2得②磁导。它是一种截面为半圆（直径为）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5③磁导。它是一种截面为半空心圆旋转体，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7④扩散磁导为⑤总磁导为求工作点。运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，其他去磁曲线和能量曲线如图7所示。其中解得。作出角与去磁曲线相交点即为工作点。由图8可知，在点处。2、线圈设计及敏捷度估算线圈设计依照是：①满足给定敏捷度规定；②满足线圈电阻与负载电阻匹配；③线圈散热；④磁场反映等问题。（1）线圈设计。取线圈直接绕在骨架上，绕完后再包两层厚电容纸，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实际线圈匝数。由于工作线圈产生感应电势为补偿线圈感应电动势为为达到完全补偿，使，则,设计时取匝，匝。（2）敏捷度估算。线圈感应电势为，则其有效值为总电动势即图8由图8得每匝线圈平均长度为则因此，传感器敏捷度为如果设计技术指标给出了敏捷度规定，可先依照敏捷度规定，用相反办法去试凑线圈匝数，经多次计算，的确达不到规定期，就要变化磁路尺寸，这样重复多次直到满足为止。传感器固有频率及阻尼度初步估算幅频特性本设计技术指标规定：待测频率为时，容许幅值误差为；相位误差在50Hz时为。由幅频特性可知：当取时，，即能满足，因而初步选定由，于是得。传感器刚度和弹簧设计刚度计算。传感器刚度要考虑满足规定，也要保证弹簧在垂直工作时，不至于产生过于严重静绕度。设为传感器运动某些总重量。依照各零件尺寸和所用材料比重，可求活动某些总重量=0.28N，则值为静绕度为对于各种板簧，经常容许绕度限于，本设计测量振幅范畴为，故弹簧片得最大绕度为显然，这个值太大了，因此这个设计是不合理。应给与恰当补偿。现取，则刚度为由故弹簧设计。本设计采用弹簧片构造如图9所示。图9图10阻尼系数计算电磁阻尼器构造如图10所示。阻尼筒采用铝材料，壁厚为。阻尼筒中感应电动势为其中式中为阻尼筒平均长度，且有为阻尼筒运动速度（cm/s）；为阻尼筒电阻，且有由该电动势产生电流为由电动势产生电流受磁场作用洛伦兹力为从而得到相对阻尼度为频率特性计算幅频特性为（2）相频特性曲线分别如图11,12误差分析传感器误差分为稳态误差和动态误差，对于有规律周期性振动，只要考虑稳态误差就可以了。依照技术指标规定，对幅值、相位和温度误差分别分析计算如下。1、幅值误差在频率为范畴内幅值误差为，而，计算所得，因，故满足规定。2、相位误差由想频特性可知：在50Hz时，，对周期振动可视为待测波形向后移过角，则相位差，因此不满足50Hz时规定，需通过电路对相位进行校正。3、