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磁致伸縮E+E位移傳感器軟件和硬件電路研究
傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)成為現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)的三大支柱。傳感器既是現(xiàn)代信息系統(tǒng)的源頭或“感官”,又是信息社會賴以存在和發(fā)展的物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ)。是人類日常生活、生產(chǎn)過程、科學(xué)實驗、軍事活動等*的組成部分。磁致伸縮傳感器具有測量誤差小、精確度高、測量范圍大、維護及使用方便等特點,它在高精度位移測量領(lǐng)域中具有許多*的優(yōu)勢。

磁致伸縮E+E位移傳感器軟件和硬件電路研究
磁致伸縮E+E位移傳感器是綜合磁致伸縮效應(yīng)、電磁感應(yīng)、電子技術(shù)、高精度脈沖時間間隔測量技術(shù)而成的高精度非接觸位移測量傳感器。其不受油漬、粉塵等環(huán)境的影響,能工作于高溫、高震蕩、易腐蝕等環(huán)境下,廣泛應(yīng)用于機床加工、冶金、制藥等民用場合以及艦船、傳感器、飛機等軍用場合,在人們的生活中發(fā)揮著舉足輕重的作用。首先對各種傳統(tǒng)E+E位移傳感器和磁致伸縮E+E位移傳感器進行了比較研究,總結(jié)了各種測量方案的優(yōu)缺點,在簡要介紹磁致伸縮原理的基礎(chǔ)上闡述了磁致伸縮E+E位移傳感器的工作原理及實現(xiàn)機制,并對傳感器的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。理論上分析了影響磁致伸縮E+E位移傳感器線性度的關(guān)鍵因素:磁致伸縮E+E位移傳感器徑向磁場磁感應(yīng)強度.通過對影響磁致伸縮E+E位移傳感器徑向磁場磁感應(yīng)強度的各個因素:初級線圈長度和半徑、偏心圓盤偏心矩和半徑、初級激勵電壓的分析.提出了各個因素優(yōu)化來提高磁致伸縮E+E位移傳感器線性度的方法,得出了磁致伸縮E+E位移傳感器*線性度的性能參數(shù).依據(jù)柴油機電子調(diào)速系統(tǒng)模擬實驗裝置平臺,優(yōu)化后的磁致伸縮E+E位移傳感器進行了電子調(diào)速器系統(tǒng)內(nèi)、外環(huán)模擬實驗.本論文工作的主要任務(wù)是研究磁致伸縮E+E位移傳感器的硬件和軟件設(shè)計,提出了可行設(shè)計方案。硬件電路包括模擬電路和數(shù)字電路兩部分,模擬電路完成脈沖產(chǎn)生、激勵、回波信號檢測及處理;數(shù)字電路部分完成時間測量、溫度測量等,由AT89S52微處理器模塊、TDC-GP1時間間隔測量模塊、DS18B20溫度補償電路模塊、顯示模塊和接口模塊組成。針對磁致伸縮E+E位移傳感器的應(yīng)用環(huán)境和設(shè)計要求,完成了傳感器信號調(diào)理及多接口功能的設(shè)計。傳感器信號調(diào)理系統(tǒng)負責(zé)起始脈沖發(fā)送、脈沖驅(qū)動放大、回波信號檢測、高精度脈沖時間間隔測量、數(shù)據(jù)濾波及處理等。其中硬件電路包括單片機zui小系統(tǒng)模塊、脈沖驅(qū)動模塊、回波檢測及比較電路模塊以及TDC-GP2高精度時間測量模塊。針對磁致伸縮E+E位移傳感器的傳統(tǒng)應(yīng)用場合,為傳感器開發(fā)了0-5V電壓、4-20mA電流、SSI以及ModBus,總線接口。

磁致伸縮E+E位移傳感器軟件和硬件電路研究
此外,為傳感器開發(fā)基于ARM處理器、嵌入式Linux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口,搭建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,為傳感器的網(wǎng)絡(luò)化和集中控制管理提供了保證。系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試與標定,基本達到了設(shè)計要求,并為傳感器的進一步優(yōu)化打下了基礎(chǔ)。完成了相應(yīng)模塊的軟件設(shè)計,針對傳感器的應(yīng)用特點,討論了算術(shù)平均數(shù)字濾波器。分析了影響磁致伸縮E+E位移傳感器測量精度的因素,并提出改進措施。