磁致伸缩位移传感器软件和硬件电路研究

论文摘要

传感器技术、计算机技术与通信技术成为现代信息科学技术的三大支柱。传感器既是现代信息系统的源头或“感官”,又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。是人类日常生活、生产过程、科学实验、军事活动等必不可少的组成部分。磁致伸缩传感器具有测量误差小、精确度高、测量范围大、维护及使用方便等特点,它在高精度位移测量领域中具有许多独特的优势。本文首先对各种传统位移传感器和磁致伸缩位移传感器进行了比较研究,总结了各种测量方案的优缺点,在简要介绍磁致伸缩原理的基础上阐述了磁致伸缩位移传感器的工作原理及实现机制,并对传感器的结构进行设计。本论文工作的主要任务是研究磁致伸缩位移传感器的硬件和软件设计,提出了可行设计方案。硬件电路包括模拟电路和数字电路两部分,模拟电路完成脉冲产生、激励、回波信号检测及处理;数字电路部分完成时间测量、温度测量等,由AT89S52微处理器模块、TDC-GP1时间间隔测量模块、DS18B20温度补偿电路模块、显示模块和接口模块组成。完成了相应模块的软件设计,针对传感器的应用特点,讨论了算术平均数字滤波器。分析了影响磁致伸缩位移传感器测量精度的因素,并提出改进措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 常用位移传感器及磁致伸缩位移传感器简介
• 1.2 磁致伸缩位移传感器的国内外研究及生产应用现状
• 1.3 磁致伸缩位移传感器的发展趋势
• 1.4 本文研究目的和主要内容
• 1.4.1 本文研究目的
• 1.4.2 本文主要研究内容
• 第二章 磁致伸缩位移传感器的工作原理
• 2.1 磁致伸缩理论
• 2.1.1 磁致伸缩现象
• 2.1.2 磁致伸缩材料的特性
• 2.1.3 磁致伸缩效应产生的机理
• 2.2 磁致伸缩位移传感器的结构设计和工作过程
• 2.2.1 磁致伸缩材料及选择要素
• 2.2.2 磁致伸缩位移传感器信号拾取部分设计
• 2.2.3 位移传感器的工作过程
• 2.2.4 专用名词说明
• 第三章 磁致伸缩位移传感器的硬件设计
• 3.1 系统总体设计
• 3.2 仿真分析软件PSpice 和Proteus
• 3.3 模拟电路模块设计
• 3.3.1 激励脉冲产生电路设计
• 3.3.2 激励脉冲信号放大电路设计
• 3.3.3 回波检测电路设计
• 3.4 数字电路模块设计
• 3.4.1 AT89S52 的最小单片机系统
• 3.4.2 时间间隔测量芯片TDC-GP1 及其电路设计
• 3.4.3 DS18B20 的温度补偿电路设计
• 3.4.4 显示电路设计
• 3.4.5 接口电路设计
• 3.5 硬件调试
• 第四章 磁致伸缩位移传感器的软件设计
• 4.1 软件开发环境和语言
• 4.2 主程序流程
• 4.3 各程序模块设计
• 4.3.1 中断服务程序模块
• 4.3.2 时间间隔测量模块
• 4.3.3 温度测量模块
• 4.3.4 数据处理程序
• 4.3.5 显示模块
• 4.4 软件调试
• 第五章 影响测量精度因素分析及措施
• 5.1 波导丝对精度的影响
• 5.2 温度对精度的影响及改进措施
• 5.3 时间间隔测量对精度的影响及改进措施
• 5.4 干扰对系统的影响
• 第六章 本文总结
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间取得的研究成果