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LOGO一、目录任务说明系统误差分析与评价总体设计方案传感器的选型与测量电路典型器件选择你好，老兄！返回上一页下一页二、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。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：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。返回上一页下一页三、传感器的选型电容式电涡流超声波电涡流式在线测厚传感器微波式返回上一页下一页各类传感器比较结构简单，非接触测量，灵敏度高，分辨率也高，但是容易受电磁干扰，受温度影响大，存在寄生电容等缺点电流涡电容式结构简单，灵敏度高，抗干扰能力强，不受油污等介质影响，非接触测量，寿命长存在交流零电位信号，不易用于高频测量超声波能定点及连续测量物位，并提供遥控信号，能实现非接触测量，寿命长，主要用于测量液位，但是其成本相比前者要昂贵压电式结构简单，信噪比大，工作可靠，质量轻，应变片受力的最初阶段接触电阻随压力变化而产生非线性误差，影响灵敏度返回上一页下一页三、传感器的选型电容式电涡流超声波电涡流式在线测厚传感器微波式返回上一页下一页四、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。测量电路可行性分析返回上一页下一页被测金属板L1L2111U2U返回上一页下一页改进型的电涡流传感器五、总体设计方案L1L2接口电路VDVV1V2图一:反射式电涡流在线测厚原理框图Dd1d2t减法器微机加法器接口电路数字显示A/D报警器控制器件F/VF/V下一页上一页返回五、总体设计方案框图相关说明：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返回上一页下一页五、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。下一页上一页返回六、测量电路C3C2C1C4C6C5R6R5R4R3R2R1LL1C0C3C2C1C4C6C5R6R5R4R3R2R1LL1调频式接口电路返回上一页下一页四、典型器件选择器件名称器件型号器件数量电容C7只导线若干三极管2个电阻R6个数字电压表1只电感L11个电感L21个检波器1个晶体振荡器1个返回上一页下一页五、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﹪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F-V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：CxLf)(21下一页上一页返回下一页上一页返回七、系统误差分析与评价来源1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来源2变值系统误差；★累计性系统误差：误差的数据随某些检测系统变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七、系统误差分析与评价恒定系统误差：我们可以用零值法（又称平衡法）消除，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；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消除方法下一页上一页返回LOGO