磁致伸缩传感器性能及关键技术指标测试和分析毕业设计答辩ppt课件.ppt

磁致伸缩传感器性能及关键技术磁致伸缩传感器性能及关键技术指标测试与分析指标测试与分析题目来源及研究意义本课题来自企业项目，也是老师科研项目磁致伸缩传感器是一种新型位移传感器，这种传感器精度高、适用范围广，然而在国内对这种传感器的研究相对不够成熟，且西方国家实行技术封锁 论文目录第1章 绪论第2章 磁致伸缩传感器工作原理第3章 磁致伸缩传感器测试方案设计第4章 基于压电簿膜的新测试模型第5章 对比分析实验结果第6章 总结与展望本设计的研究方法设计传感器的激励方案设计检测信号的放大、显示、采集方法对原传感器进行基础研究实验提出新的测试模型，采用压电薄膜作为敏感元件搭建新的测试系统并验证模型的可行性对新的测试模型进行性能估计研究对象：MTL浮球式磁致伸缩位移传感器外观传感器详细结构 该传感器的结构主要包括：波导丝、检测线圈、带磁浮球、防护套管、末端阻尼、回路导线等主要部分传感器测量原理激励信号模块设计激励方案一：NE555模块实验结果激励信号模块设计激励方案二：STC89C52单片机实验结果激励信号模块设计激励方案三：STM32芯片实验结果激励信号放大模块 激励波导丝需要一个窄脉宽、高幅值的脉冲信号，现拟采用L298N模块，将STM32发射的脉冲信号幅值放大L298N信号放大模块 在波导丝的感应线圈中，采集到的回波信号十分微弱，设计了一个二级放大电路。

由两块AD812运算放大器串联而成回波信号放大电路缺实物图测试系统组成STM32发射不同脉冲脉冲信号放大模块激励波导丝回波检测信号二级放大示波器实时显示1磁致伸缩传感器、2二级放大电路、3 STM32芯片、4 L298N、5 示波器、6 供电电源选择合适的激励脉冲信号采用控制变量法，做了15组实验 周期周期(ms)脉宽脉宽(μs)15010020080021组2组3组4组5组106组7组8组9组10组2011组12组13组14组15组第一组实验激励脉冲信号为周期1ms，脉宽2带磁浮球位于量程最左端带磁浮球位于量程最右端激励脉冲信号为周期1ms，脉宽10第六组实验带磁浮球位于量程最左端带磁浮球位于量程最右端实验对比结论〔P13-P17）•由以上实验最终确定后续实验波导丝的激励脉冲信号为周•期100 ms，脉宽为2 带磁浮球位于量程最左端带磁浮球位于量程最右端新的测试模型：压电簿膜作为敏感原件 由原传感器测量原理可知，在测量过程中，波导丝会发生机械应变产生扭转波，故提出猜想，选用压电簿膜来感受该机械应变，采集扭转波信号压电簿膜粘贴工艺纸巾擦拭波导丝表面→在波导丝粘贴处用丙酮清洗剂清洗→用纱布打磨波导丝使表面光滑→待丙酮挥发→用502粘贴剂粘贴压电簿膜压电簿膜监测系统脉冲信号激励波导丝激励脉冲产生的环形磁场与浮球的纵向磁场相遇波导丝发生机械应变并产生扭转波压电薄膜感应扭转波后输出电荷信号电荷信号放大后供PC采集压电薄膜电荷信号放大方案对比方案一：电荷放大器方案一：电荷放大器方案二：二级放大电路方案二：二级放大电路（（AD812AD812））共同点均能实现信号放大优点模块现成，稳定性高放大倍数较大，易于发现规律，信号图形直观缺点放大倍数不够，难以发现模块需自行搭建结论选用方案二新模型的测量原理STM32发射脉冲脉冲信号放大激励波导丝产生应变压电薄膜感受机械应变电荷信号放大供PC采集新模型的两种测试方案方案一方案一方案二方案二在原传感器结构上进行改造脱离原传感器，自行搭建测试系统测试系统方案一1 磁致伸缩传感器、2 PVDF压电簿膜、3 L298N、4 AD卡、5 STM32芯片、6 二级放大电路测试系统方案二1 STM32芯片、2 夹持机构和带磁浮球、3 波导丝、4 L298N、5 PVDF压电簿膜、6 二级放大电路测试系统方案二方案二系统运行实验方案一方案一方案二方案二优点传感器结构稳定，干扰少量程长，可实验数据多缺点量程短，实验数据少系统不稳定，干扰因素多结论选用方案一两种方案对比选择合适的激励信号〔P25-P40） 周期周期(ms)脉宽脉宽(μs)110205010020050011.11.21.31.41.51.61.622.12.22.32.42.52.62.753.13.23.33.43.53.63.7104.14.24.34.44.54.64.7205.15.25.35.45.55.65.7226.16.26.36.46.56.66.7从42个实验中选取几个实验作对比周期1ms，脉宽5从42个实验中选取几个实验作对比周期10ms，脉宽2从42个实验中选取几个实验作对比周期10ms，脉宽10从42个实验中选取几个实验作对比周期10ms，脉宽20 最终确定用周期为20ms，脉宽为2 的激励信号，来进行标定实验。

标定实验〔P41-P50）单位（cm）1234567891011121314第一组8.009.0010.0011.1012.1013.1014.1015.1016.2017.2018.2519.3020.3521.30第二组8.009.0010.0011.1012.1013.1014.1015.1016.2017.2018.2519.3020.3521.30第三组21.3020.3519.3018.2517.2016.2015.1014.1013.1012.1011.1010.009.008.00第四组21.3020.3519.3018.2517.2016.2015.1014.1013.1012.1011.1010.009.008.00标定结果第三组第三组（（cm））时间间隔点时间间隔点第四组第四组（（cm））时间间隔点时间间隔点21.30160021.30180020.35160020.35160019.30160019.30160018.25160018.25160017.20160017.20160016.20160016.20160015.10160015.10160014.10160014.10160013.10160013.10160012.10180012.10160011.10160011.10160010.00160010.0016009.0016009.0016008.0016008.001600提高采样率的标定实验〔P53－P57）组号组号采样率采样率kHz150210032004100051050标定实验示例〔50kHz）（a〕8.00cm处（b〕21.30cm处标定实验示例〔1000kHz）（a〕8.00cm处（b〕21.30cm处1050kHz采样率实验结果8.00cm处的时间间隔21.30cm处的时间间隔采用检测线圈的对比实验〔1050kHz）8.00cm处采用检测线圈的对比实验〔1050kHz）21.30cm处采样实验小结在1050kHz采集率下，采用相同的发射脉冲信号，线圈区别不出8.00cm处和21.30cm处的时间间隔。

而用压电簿膜可以区分两处的时间间隔毕业设计总结1.成功地设计了一套激发传感器的实验方法，并能成功采集回波信号进行分析2.提出了新的模型即用PVDF压电簿膜来采集回波信号，并验证了该模型的可行性，且能与原传感器进行对比实验3.基于现有的实验条件，在1050kHz的采集率，用压电簿膜能够在传感器行程的两端区分出时间差0.95μs，而用检测线圈采集信号区分不出时间差展望 由于时间有限，项目未完全进行由于实验室的采集卡最高可支持1050kHz的采样率，尚不能满足本设计的要求，1050kHz太低，致使标定实验不能圆满进行，辨别不出更高数量级的时间差如若硬件设备可以支持，可以进行后续的实验，得出更准确的性能指标参数致谢感谢郝晓曦老师、杨敏老师、何吉祥师兄三个多月来的悉心指导，让我在这次毕业设计中学习了很多测试领域的知识感谢班导师王玲和江励两位老师四年来的培养感谢信息工程学院提供的实验室106，在毕业设计的过程中多次使用实验室的器材，如示波器，台式电脑，工具箱等感谢在场每一位老师的倾听，恳请老师们提出批评意见。