基于差动螺管式电感传感器虚拟位移计的设计
基于差动螺管式电感传感器虚拟位移计的设计
基于差动螺管式电感传感器虚拟位移计的设计基于差动螺管式电感传感器虚拟位移计的设计基于差动螺管式电感传感器的虚拟位移计设计沈阳航空航天大学自动化学院摘要：虚拟仪器是基于计算机的仪器。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。
这种结合有两种方式。
一种方式是计算机装入仪器，典型例子就是智能化仪器。
另一种方式就是将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。
本次课程设计是基于差动螺管式电感传感器的虚拟位移计设计，它的主要内容是在LabVIEW 平台上设计虚拟位移计，其中的功能包括数据的采集、数据的拟合，数据的处理，以及超值报警功能。
相比以前的方法，本方法简单可用，而且比较精确。
关键词：差动式电感数据采集虚拟位移计超值报警曲线拟合虚拟仪器就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW 图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。
使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。
虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。
虚拟仪器有四大优点1、性能高2、扩展性强 3、开发时间少 4、无缝集成虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。
虚拟仪器的硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件。
虚拟仪器测试系统的软件主要分为以下四部分： 1仪器面板控制软件 2数据分析处理软件 3仪器驱动软件 4通用I/O接口软件1 总体方案设计图1为总体原理框图：图1 虚拟位移计的原理框图总体电路的工作原理是进行差动螺管式电感传感器实验，测量出相应的数据，然后经过软件程序进行数据采集、曲线拟合、数据处理、阈值比较等几大部分，将实验得到的数据拟合得到拟合曲线，并且可以显示出系数的具体数值，并判断是否超出预设范围，超出则报警，报警灯亮。
基于差动变压器的虚拟位移计设计
沈阳航空航天大学课程设计（论文）基于差动变压器的虚拟位移计设计班级 84070102 学号 2008040701053 学生姓名雷海涛指导教师胡立夫沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称虚拟仪器课程设计院（系）自动化学院专业测控技术与仪器班级84070102 学号2008040701053 姓名雷海涛课程设计题目基于差动变压器的虚拟位移计设计课程设计时间: 2011年3月7日至2011 年3 月18日课程设计的内容及要求：1. 内容利用差动变压器和Labview设计一个虚拟位移计。
显示位移为X.X mm，范围为 -2—2mm，拟合出位移与电压的关系曲线。
可设定阈值，并具有超值报警功能。
2. 要求制定设计方案，并绘制出系统工作框图。
利用CSY系列传感器系统实验仪进行硬件电路设计及调试。
用LabVIEW进行软件程序设计与调试，要求虚拟仪器前面板的设计美观大方、操作方便，后面板的设计简洁、布线合理、功能完善。
指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日目录0. 前言 (1)1. 总体方案设计 (1)2. 硬件设计 (2)2.1差动变压器电路 (2)2.2PCI-NI6024E数据采集卡 (2)3. 软件设计 (3)3.1数据采集部分 (4)3.2曲线拟合部分 (6)3.3数据处理部分 (7)3.4阈值比较部分 (8)4. 调试分析 (8)5. 结论及进一步设想 (9)参考文献 (9)课设体会 (11)附录1 元件清单 (12)附录2 软件原理图 (13)附录3硬件原理图 (14)基于差动变压器的虚拟位移计设计雷海涛沈阳航空航天大学自动化学院摘要：本次课设设计了一个基于差动变压器的虚拟位移计，主要是利用差动变压器将被测位移转化成铁芯与螺线管之间面积的变化导致电压的变化，将实验得到的数据写入曲线拟合程序得到拟合曲线及其一般方程式y=a*x+b的系数a、b，同时由PCI-NI6024E数据采集卡将采集到的电压数据与系数a、b进行数据处理得到位移值，并判断是否超出预设范围，超出则报警，优点是设计原理简单，数据采集率高，测量精确。
浅谈电感传感器微位移检测仪的原理与设计
放大使得其调制后的电压有效值满足 A\D 转换器的输入范围，即 放大整流电路设计以及其后续的精密整流电路设计等。在模拟电 路仿真方面，选择了更侧重于模拟数字电路原理特性级仿真分析 的 Multisim 软件，整体仿真见图 2。
图2 系统模拟电路的设计与仿真
2.4 系统数字电路的设计与仿真 数字电路的设计包含 A\D 转换器电路、单片机及其外围电
中图分类号 ：TP3，J4
文献标示码 ：A
文章编码 ：1672-7274（2019）09-0159-01
随着当前信息技术的不断发展，现代摄影技术也得到了全面 的提升，增加了更多的摄影素材和创作领域。面对当前丰富多彩 的现实生活，将构图与摄影结合发展，对整个摄影技术以及摄影 作品都具有一定影响。通过对摄影构图的实际应用展开研究，更 好的让摄影者用更为精巧的方式将作品展示出来，使得作品更加 具有艺术性，更加趋近于完美。
压器电桥后产生的输出信号较小，因而需要对其采集的信号进行
图3 系统数字电路的设计与仿真
3 结束语
本次设计通过查阅资料，结合所学，成功完成了以单片机为 核心器件的电感测微仪的相关电路设计，并分别利用 Multisim 和 PROTEUS 进行了电路仿真，电路调试后基本可以实现相应的功 能，同时也对系统可能存在的误差和外界干扰进行了相关的分析， 并提出了一些解决措施。
热点透视 Hot-Point Perspective DCW
浅谈电感传感器微位移检测仪的原理与设计
杨沁佳
（东北大学，沈阳 110000）
摘要 ：电感传感器微位移检测仪，广泛应用于检查工件的厚度、内外径、平行度等，该仪器属于典型的测控系统。本础设计研究，专业学以致用同时兼顾技术改进等方面的设计。
本课题涉及到的信号调制，就是将微位移信号调制到正弦波 信号上进行检测。电感测微仪测头由差动螺管线圈和可在线圈内 部移动的磁芯组成，当线圈由交变信号驱动时，线圈内部产生一 个磁场。调制部分采用差动变压器电桥的思想，即实现无位移输 入时铁芯位于中央处，输出为零 ；反之，当铁芯移动时，改变线 圈内部的磁场分布，测量电路产生一个与磁芯移动量大小成正比 的电压幅值。这个电压的幅值信号就是整个系统的处理对象，它 的幅值和相位就间接反映出了位移量的大小和方向。
基于电涡流传感器的虚拟式微位移测试仪设计毕业设计
基于电涡流传感器的虚拟式微位移测试仪设计摘要目前，位移检测系统大都使用传统的测量仪器。
其功能大多都是由硬件或固化的软件来实现，而且只能通过厂家定义、设置，其功能和规格一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能，因此已不能适应现代化监测系统的要求。
随着控制理论及电子和计算机技术的高速发展，为适应科研和生产的需求，在检测技术领域出现了许多新的理论、新的技术和新的概念，虚拟仪器由此而生。
本系统利用虚拟仪器技术在LabVIEW的平台上开发了一套微小位移检测系统。
系统硬件由电涡流传感器、信号调理电路、PCI-6221型数据采集卡及计算机等组成，软件采用LabVIEW进行开发。
该系统可实现位移数据采集、显示、存储及回放等功能。
关键词：电涡流传感器；位移检测；LabVIEW；虚拟仪器The virtual test system design of Micro-displacementBased on Eddy current sensorAbstractAt present, most of the displacement control system for detecting the use of traditional measuring instruments. Most of its functions are curable by the hardware or software to achieve, but only through the definition of the manufacturers, set up, its functions and specifications are generally fixed, users can not arbitrarily change its structure and function, it can not meet the modern monitoring system requirements. With the control theory and electronics and the rapid development of computer technology, to meet the research and production needs in the field of detection of many new theories, new technologies and new concepts, virtual machines for us.This design uses virtual instruments on the platform of LabVIEW to develop a micro-displacement detection system. System hardware from the eddy current sensor, signal conditioning circuits, PCI-6221 data acquisition card and computer and so on, software developed using LabVIEW. The system can achieve the displacement data acquisition, display, and storage and playback functions.Keywords: Eddy current sensor; displacement detection; LabVIEW; Virtual Instrument目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (5)1.1研究课题背景及目的 (5)1.2 本课题的任务 (6)第二章微位移检测系统总体方案的确定 (7)2.1 位移检测系统开发平台 (7)2.1.1 虚拟仪器概念 (7)2.1.2 虚拟仪器的组成 (7)2.1.3 虚拟仪器与传统仪器 (8)2.1.4 虚拟仪器的应用 (10)2.1.5 LabVIEW语言简介 (10)2.2 微位移检测系统总体方案设计 (11)第三章微位移检测系统的硬件配置 (12)3.1 传感器 (13)3.2 信号调理模块 (14)3.3 数据采集卡 (15)3.3.1数据采集卡的选用 (15)3.3.2 设计所选数据采集卡 (17)3.3.3测试与自动化资源管理器 (18)3.3.4测试信号的连接方式 (19)3.3.5数据采集设备的设置与测试 (19)第四章微位移检测系统的软件设计 (24)4.1前面板的设计 (24)4.2数据采集系统 (25)4.2.1数据采集模块简介 (25)4.2.2数据采集程序 (28)4.3数据记录与回放 (29)4.3.1数据记录与回放的文件格式 (30)4.3.2 LABVIEW中的数据库创建 (32)4.3.2.1 Microsoft Access 2003数据库管理系统 (32)4.3.2.2 LabVIEW与数据库的接口方法 (35)4.3.2.3 LabVIEW与数据库连接 (38)4.3.3数据保存与回放程序 (40)第五章总结 (45)参考文献 (46)附录A基于电涡流传感器的虚拟式微位移测试仪系统程序 (48)致谢 (49)第一章引言1.1研究课题背景及目的传统的位移测量和信号分析处理大多是利用电子仪器来实现的。
差动变压器式位移传感器lvdt设计原理
[8] ANALOG DEVICES. LVDTsignal conditioner AD598.一、引言差动变压器式传感器的特点是灵敏度高、分辨力大，能测出0.1um更小的机械位移变化;传感器的输出信号强，有利于信号的传输；重复性好，在一定位移范围内，输出特性的线性度好，并且比较稳定，因此广泛应用于压力、位移传感器的设计制造中，尤其在航空、航天等环境恶劣、环境温度高的压力测量方面，也得到了广泛的应用。
二、方案论证1.参数要求给定原始数据及技术要求1）.最大输入位移为100mm2）灵敏度不小于80V/m3）非线性误差不大于10%4）零位误差不大于1mv5）.电源为9v，400HZ6）.最大尺寸结构为160mmX21mm2.方案讨论根据给定技术要求选择电感变换元件的类型及测量电路的形式，如图1所示图1、传感器的组成框图1）传感器电感变换元件类型的选择（1）测量范围小，如位移零点几微米至数百微米，且当线性范围也小时，常用E形或II形平膜硅钢片叠成的电感式传感器或差动变压器。
(2) 螺线管，常用于测量1mm以上至数百毫米的大位移，其线性范围也较大。
2）测量电路的选择测量电路主要依据选定的电感变换器的种类、用途、灵敏度、精度及输出形式等技术要求来确定。
3.螺管型差动变压器的工作原理差动输出电动势为。
所以，差动变压器输出电动势为两副边线圈互感之差的函数。
螺管型差动变压器结构复杂，常用二节式、三节式、一节式的灵敏度高，但三节式的零点较好。
差动变压器的工作原理类似变压器的作用原理。
这种类型的传感器主要包括有衔铁、一次绕组和二次绕组等。
一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化。
由于在使用时采用两个二次绕组反向串接，以差动方式输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称差动变压器。
图2为三节式螺管型差动变压器的示意图。
图2 三节式差动变压器的结构形式三．螺管型差动变压器的参数计算现以三节式螺管型差动变压器式传感器为例来说明参数的设计计算方法，其结构如图3。
电感式位移传感器的设计(9页)
电感式位移传感器的设计（第1页）一、设计背景位移传感器在现代工业生产中扮演着重要角色，广泛应用于机械制造、自动化控制、航空航天等领域。
电感式位移传感器作为一种常见的位移检测装置，具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。
本文将详细介绍电感式位移传感器的设计过程。
二、工作原理电感式位移传感器是基于电磁感应原理设计的。
当传感器中的激励线圈通以交流电流时，会在周围产生交变磁场。
当被测物体（通常是金属目标物）进入该磁场并发生位移时，会导致磁路的磁阻发生变化，进而引起线圈感应电动势的变化。
通过检测感应电动势的变化，即可实现对位移量的精确测量。
三、设计目标1. 确保传感器具有较高的测量精度和分辨率；2. 提高传感器的线性度和稳定性；3. 优化传感器结构，使其便于安装和维护；4. 降低成本，提高传感器的性价比。
四、传感器结构设计1. 激励线圈设计（1）线圈的匝数：匝数越多，产生的磁场强度越大，但线圈电阻也会增加，导致功耗增大。
因此，需在磁场强度和功耗之间寻找平衡。
（2）线圈的材料：选择具有较高磁导率和电阻率的材料，以提高线圈的性能。
（3）线圈的形状：根据实际应用场景，设计合适的线圈形状，使其在有限的空间内产生较强的磁场。
2. 检测线圈设计（1）线圈与激励线圈的相对位置：确保检测线圈能充分感应到激励线圈的磁场变化。
（2）线圈的匝数：匝数越多，感应电动势越大，但线圈电阻也会增加。
需在灵敏度与功耗之间进行权衡。
（3）线圈的材料：选择具有较高磁导率和电阻率的材料。
电感式位移传感器的设计（第2页）五、信号处理电路设计1. 激励信号源（1）频率选择：激励信号的频率应适中，频率太低会导致灵敏度下降，频率太高则可能引起电磁干扰。
（2）幅值稳定：确保激励信号幅值稳定，以减少测量误差。
2. 感应电动势检测感应电动势的检测是位移测量的关键步骤。
检测电路设计如下：（1）放大电路：由于感应电动势信号较弱，需通过放大电路对其进行放大，以便后续处理。
电感式位移传感器的设计
电感式位移传感器的设计摘要：针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种新的电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于机械位移的测量与控制系统中。
一、引言（一）传感器的定义国家标准 GB7665- 87 对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
”传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
（二）传感器的作用人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。
而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。
为适应这种情况，就需要传感器。
因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。
新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。
在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。
因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。
现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到纳米的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到秒的瞬间反应。
此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。
显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。
许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。
差动电感式位移传感器调理电路设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ
ｆｏｒ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ
ＺＨＡＮＧ ＨａｉｆｅｉꎬＬＥＩ Ｘｉａｏｊｕａｎ
(Ｘｉ’ ａｎ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ＆ ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔꎬＸｉ’ ａｎ ７１０１００ꎬＣｈｉｎａ)
作可靠、寿命长等优点ꎮ 其作为一种精密的位移检测
部件ꎬ在航空、航天、兵器、精密测量等领域有着广泛的
应用
[２]
ꎮ
变差动变压器分为两种ꎬ一种是测量直线位移的
线 性 可 变 差 动 变 压 器 ( ｌｉｎｅａｒ ｖａｒｉａｂｌｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
收稿日期:２０１８￣１２￣２８
调理电路的解决方案ꎮ ＬＩＮＥＡＲ 公司采用信号发生器
ＡＤ６９８ 芯片的单芯片解决方案的调理电路ꎮ 该电路采用比例输出ꎬ可有效提高调理电路的准确度和抗干扰能力ꎮ 其输出采用电压隔
离芯片 ＩＳＯ１２４ꎬ可实现隔离度达 １ ５００ Ｖ 有效值电压的隔离ꎬ减少了不同系统间的传输干扰ꎮ 设计了变送器输出模块ꎬ可通过选择电
流输出方式提高长距离传输的可靠性ꎮ 通过对电路的测试和分析ꎬ证明其满足使用单通道 ＬＶＤＴ 高精度测量的需求ꎮ 该电路设计方
ｃｉｒｃｕｉｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＤ６９８ ｃｈｉｐ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ. Ｔｈｅ ａｄｏｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｏｕｔｐｕｔ ｃｏｕｌｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ａｎｔｉ￣
ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ. Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｃｈｉｐ ＩＳＯ１２４ ｆｏｒ ｉｔｓ ｏｕｔｐｕｔꎬｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｕｐ ｔｏ １ ５００ Ｖ
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基于差动螺管式电感传感器虚拟位移计的设计差动螺管式电感传感器是一种常用的位移测量传感器，其测量原理是通过检测电感值的变化来获取位移信息。
虚拟位移计则是通过计算和模拟的方式，将电感值转化为位移数值。
1.设计目的和背景
差动螺管式电感传感器是一种基于电感变化的传感器，广泛应用于位移测量领域。
然而，由于其输出是以电感值形式呈现的，用户往往难以直观地理解位移信息。
为了解决这个问题，设计虚拟位移计，将电感值转化为位移数值，并以可视化的方式呈现，提高用户的使用体验和数据分析能力。
2.设计原理
差动螺管式电感传感器的核心是可移动磁芯，当位移变化时，磁芯相对于线圈的位置也会发生变化，导致线圈的电感值发生变化。
虚拟位移计的设计就是通过测量电感值的变化，计算出对应的位移数值，并以可视化的形式展示。
3.设计步骤
(1)硬件设计
-螺管式电感传感器选型：根据需要测量的位移范围和精度，选择合适的差动螺管式电感传感器。
-信号采集电路设计：设计合适的电路来采集差动螺管式电感传感器的输出信号。
-微控制器选型：选择合适的微控制器来处理采集到的信号和位移计算。
(2)软件设计
-信号采集与处理：使用微控制器采集并处理传感器输出的电感值，通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
-位移计算算法：设计算法来将电感值转化为位移数值，可以根据传感器的不同特性进行校准和线性化处理。
-可视化界面设计：设计用户界面来展示位移数值，可以使用图表、数字或者其他形式展示。
-数据存储与分析：设计数据存储和分析功能，可以将测量数据保存到存储设备中，并提供数据分析功能。
4.设计考虑
-精度和灵敏度：要根据实际应用需求选择合适的差动螺管式电感传感器，并根据实际情况进行校准和线性化处理。
-抗干扰能力：要考虑周围环境对电感传感器的影响，设计相应的抗干扰措施，例如滤波和屏蔽等。
-可扩展性：要考虑将来系统的功能扩展需求，设计具备一定扩展性的硬件和软件架构。
5.结论
通过基于差动螺管式电感传感器虚拟位移计的设计，可以将电感值转化为位移数值，并以可视化的方式呈现给用户。
这样可以提高用户的使用
体验和数据分析能力，广泛应用于位移测量领域。
设计虚拟位移计需要综合考虑硬件和软件方面的要求，根据实际应用需求选择合适的差动螺管式电感传感器，并设计相应的电路和算法来实现位移计算和数据展示。