基于USB接口的高精度电感传感器测量系统的研究

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电感传感器是一种建立在电磁感应基础上,利用线圈自感或互感系数的改变来实现非电量测量的低成本、高精度传感器,在尺寸、表面形貌、形位误差等精密测量领域发挥着重要作用。本文设计了一种基于USB接口的电感传感器测量系统,围绕该系统,本文的主要研究内容及创新如下: 首先,设计了一种应用晶振分频加多次带通滤波产生高幅值稳定度和高频率稳定度正弦信号的方法,并进行了相关的理论分析。实验分析表明:该信号用于电感传感器差动电桥的激励信号,效果良好。同时,考虑到电感交流电桥负载的影响,结合运算放大器的信号放大功能与三极管高负载能力,设计了负载能力高的正弦激励信号来驱动交流电桥。 其次,在分析了基于交流电桥的电感传感器输出信号实质的基础上,针对目前相敏检波电路的不足,采用有源全绝对值电路检波的方法。在分析了现有绝对值电路的基础上,提出了一种基于单运放的绝对值电路设计方法,详细论述了其原理、优点及设计参数等,并把它应用在相敏检波上。 第三,论述了基于USB的电感传感器测量系统的设计方案和工作原理,针对A/D转换电路和USB数据传输电路两部分从硬件设计到软件开发进行了详细的阐述。结合电路的合理布局与布线、电子元器件的选择与安装、电路的调试等方面的考虑,设计了系统电路。通过虚拟仪器软件算法实现数据处理,使测量精度得到进一步的提高。 最后,结合衍射光栅计量型定位工作台,设计了一个针对电感传感器标定的实验测量系统,通过对比实验与精度分析,证明该电感传感器测量系统具有较高的线性度、稳定度。
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