ATM-L系列磁致伸缩位移传感器

电容式位移传感器的设计

课程设计 设计名称: 电容式位移传感器的设计_ 专业班级: __ 姓名: ____________ 学号: _________ 指导教师: ______ xxxx年 xx 月

目录 一、设计要求……………………………………………………………… 3 二、电容传感器工作特性 (3) 三、电容传感器的优缺点 (3) 四、基本原理……………………………………………………………… 3 五、设计分析……………………………………………………………… 4 六、消除和减少寄生电容的影响 (5) 七、转换电路的设计 (6) 八、差动放大电路………………………………………………………… 8 九、相敏检波器系统工作及原理 (9) 十、心得体会 (11) 十一、参考文献 (12) 十二、附录 (13)

1、设计要求： 设计差动变面积式电容位移传感器，要求规定的设计参数。 1、测量范围（mm）：0~±1mm； 2、线性度（%Fs）：0.5； 3、分辨率（μm）：0.01； 4、灵敏度（PF/mm）： 5、通过理论设计、结构设计、理论分析等过程设计传感器结构和测量电路，画出结构示意图和测量电路图，并进行参数计算。利用参数和结构来选择合理的方法消除或减少寄生电容的干扰影响。结合传感器实验平台，确定传感器的静态灵敏度和线性范围，并设计电容传感器的电子秤应用实验。 2、电容传感器工作特性 电容式传感器具有灵敏度高、精度高等优点。相对与其他传感器来说，电容式传感器的温度稳定性好，其结构简单，易于制造，易于保证高的精度，能在高温、低温、强辐射及强磁场等各种恶劣环境条件下工作，适应性强；它的静电引力小，动态响应好，可用于测量高速变化的参数，如测量振动、瞬时压力等；它能够实现非接触测量，在被测件不能受力，或高速运动，或表面不连接，或表面不允许划伤等不允许采用接触测量的情况下，电容传感器可以完成测量任务；当采用非接触测量时，电容传感器具有平均效应，可以减少工件表面粗糙度等对测量的影响。因其所需的输入力和输入能量极小，因而可测极低的压力、很小的加速度、位移等，由于在空气等介质中损耗小，采用差动结构并连接成桥式电路时产生的零点残余电压极小，因此允许电路进行高倍率放大，使仪器具有很高的灵敏度，分辨力高，能敏感0.01μm至更小的位移。本课题采用差动变面积式电容位移传感器，线性的反映电容和位移的变化关系。 3、电容传感器的优缺点

位移传感器原理与分类

位移传感器原理与分类 传感器之家中将位移传感器分为线位移跟物位移两类，这是按照位移的特征分的。位移传感器就是测量空间中距离的大小，线位移就是在一条线上移动的长度，角位移就是转动的角度。下面就线位移做下介绍，线位移按原理分主要有电阻式、电容式、电感式、变压器式、电涡流式、激光式等等。前面三种主要用来测量小位移，中位移一般则用变压器式，大的位移则用电位器式的比较多，对于精密的场合，则需要选择激光式。 电容式位移传感器是把位移的变化换作电容的变化进行制作的。对于振动频率很高的环境条件下，最适合选用这种类型的传感器。它具有灵敏度高、能实现非接触量的测量，而且可以在恶劣场合下工作。它也有一些缺点，比如对连接线缆有很高的要求，它要有屏蔽性能；而且最好选用高频电源用来供电。现在做的最好的电容式位移传感器可以测量0.001微米的位移，误差非常小。 电感式位移传感器是将测量量换作互感的变化的传感器，它既可以测量角位移也可以测量线位移。目前常用到的电感式位移传感器有气隙式，面积式，螺管式三种。变气隙型中电感的变化与传感器中活动衔铁的位移相对应。变面积型是用铁芯与衔铁之间重合面积的变化来反映位移。螺管型是衔铁插入长度的变化导致电感变化的原理。

变压器式位移传感器是用途最广的一种位移传感器，线圈中感应电动势随着位移的变化而变化。这种传感器它的灵敏度都很高，有时都不用放大器。缺点在于质量一般比较大，不应用于高频场合。 电涡流式位移传感器是基于电涡流效应，它的感应参数是阻抗的变化，尽量使阻抗是位移的函数，它还与被测物体的形状跟尺寸有关。该传感器的量程一般在0到80毫米。 电阻式位移传感器是通过测量变化的电阻值来计算位移的变化，它通常分为电位器式跟应变式。前面一种适合测量位移大、精度要求不高的场合；后面一种是利用电阻应变效应，它具有线性度跟分辨率都比较高，失真小的优点。

磁致伸缩液位计检修维护规程

磁致伸缩液位计检修维护规程 7.1概述 磁致伸缩液位计是近几年来国内外发展的新一代高科技产品，具有测量精度高、安装高度方便、使用寿命长、信 号输出多（一台界位计可同时测量14个界面+6个温度信号）待特点，而广泛应用在石油、化工等工业领域过程控制液位的连续测量。 磁致伸缩液位计主要由不导磁的探测杆、磁致伸缩线（波导）、浮球及变送器组成，见下图。安装在探测杆内的磁致 伸缩线与电路模块相连，电路模块中的 磁致伸缩液位计原理图

1-变送器；2-法兰；3-浮球；4-挡环；5-探测杆；6-波导线 脉冲发生器所产生的电流脉冲沿着波导线传播，当浮球随液位上升或下降时，其内部的磁钢随之同步变化，磁钢的固有磁场与导波线周围由起始脉冲所产生的磁场矢量叠加，并形成螺旋磁场，产生瞬时扭力，使波导线扭动并产生张力脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导线传回，由线圈转换器转换成感应电动势，并整形为窄脉冲，此脉冲经放大后，由信号处理电路计算起始脉冲与终止脉冲的时间差，再经过变送器信号处理、放大后转换成4?20mA信号输出。 现以UPM100型为例加以说明，其他同类型的仪表可参 照使用。 7.2主要技术指标 7.2.1测量范围：0?22m < 6m,选用钢性探测杆； >6m选用柔性探测杆。 7.2.2工作压力：依赖所选浮子耐压情况 软管w 1.89MPa；

硬管w 6.5MPa。 723工作温度：-40?125Co 724测量精度：0.5mmo 7.2.5 供电：24V DCo 7.2.6输出信号：4?20mA DC （其中智能式带HART信号）。 7.2.7负载电阻：额定负载电阻250Q ;最大负载电阻600 Q （24V DC 时）° 7.2.8环境温度：-20?60 C。 7.2.9介质密度：液位》0.45g/cm 3;界位》0.15g/cm 3。 7.2.10介质粘度：1ST（10，m2/s） 7.2.11防爆标志隔爆型dn CT5;本安型ib n CT1?6° 7.2.12本安型敷设电缆分布参数：电感w 2mH电容w 0.08uF ° 7.3检查校验 7.3.1检查 7.3.1.1仪表铭牌各数据、校验单等要齐全。

位移传感器原理及应用课程设计[1]

题目：位移传感器的设计设计人员： 学号： 班级： 指导老师：许晓平、高宏才、陈焰日期：

位移传感器—光栅的原理和应用 一、概述 位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高（目前分辨率最高的可达到纳米级）、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用（1）。 二、原理 计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。“莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样；如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为幅射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b 为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、 50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相一致；另一块是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。如图1，此信号是一直流信号和近视正弦的周期信号的叠加，周期信号是位移x的函数。每当x变化一个光栅栅距W，信号就变化一个周期，信号由b点变化到b’点。由于bb’=W，故b’点的状态与b点状态完全一样，只是在相位上增加了2π（2）。由图1可得光电信号为 u0=U平均+Umsin(π/2+2πX/W) 式中u0—光电元件输出的电压信号；

位移传感器的主要分类

位移传感器的主要分类 根据运动方式 直线位移传感器： 直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。 为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。将传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。 角度位移传感器： 角度位移传感器应用于障碍处理：使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。原理非常简单：如果马达角度传感器构造运转，而齿轮不转，说明你的机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单，而且非常有效；唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑（或者说打滑次数太多），否则你将无法检测到障碍物。一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题，这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它：在驱动轮旋转的过程中，如果惰轮停止了，说明你碰到障碍物了。 根据材质 电位器式位移传感器：它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。图1中的电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，则过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是：结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。 霍耳式位移传感器：它的测量原理是保持霍耳元件（见半导体磁敏元件）的激励电流不变，并使其在一个梯度均匀的磁场中移动，则所移动的位移正比于输出的霍耳电势。磁场梯度越大，灵敏度越高；梯度变化越均匀，霍耳电势与位移的关系越接近于线性。图2中是三种产生梯度磁场的磁系统：a系统的线性范围窄，位移Z=0时，霍耳电势≠0；b系统当Z<2毫米时具有良好的线性，Z=0时，霍耳电势=0；c系统的灵敏度高，测量范围小于1毫

传感器课程设计 电感式位移传感器

东北石油大学 课程设计 2015年7 月 8日

任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号 主要内容： 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计，通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量，并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等技术。 基本要求： 1、能够检测 0~20cm 的位移； 2、电压输出为 1~5V； 3、电流输出为 4~20mA； 主要参考资料： [1] 贾伯年，俞朴.传感器技术[M].南京：东南大学出版社，2006：68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京：机械工业出版社，2005：5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2002:80-90.完成期限—

指导教师 专业负责人 2015年 7 月 1 日

摘要 测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种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。 关键词：电感式传感器；自感式传感器；测量位移；位移传感器

5、磁致伸缩液位计常见故障及处理方法

K-tek磁致伸缩液位计相关知识 一、磁致伸缩液位计接线图 磁致伸缩液位计是两线制变送器， 如图1所示：信号+：接在“+POWER”端子； 信号-：接在“-METER，-POWER”端子 图1 二、写保护设置 在变送器模块的左上角有两个跳线开关，如下图2所示： 右侧跳线开关为写保护跳线，当跳线短接环接在上端时，写保护关，变送器可以改变组态；当跳线短接环接在下端时，写保护开，变送器不可以改变组态。 三、故障模式设置 在变送器模块的左上角有两个跳线开关，如下图2所示：

左侧跳线开关为故障模式跳线，当跳线短接环接在上端时，为“FAIL LOW”模式；当跳线短接环接在下端时，为“FAIL HIGH”模式。 在“FAIL LOW”模式下，当变送器处以故障模式时电流输出为3.6mA； 在“FAIL HIGH”模式下，当变送器处以故障模式时电流输出为21mA； 图2 四、量程设置 1、用按键设置（不带液晶屏的模块）

设置4mA输出点，把磁浮子移动到探杆的零点位置，同时按“▲”和“▼”键一秒钟，然后按“▼”键一秒钟，设定4mA输出点； 设置20mA输出点，把磁浮子移动到探杆的满量程位置，同时按“▲”和“▼”键一秒钟，然后按“▲”键一秒钟，设定20mA输出点。 2、用带液晶屏的模块设置 设置4 mA输出点，按“▲”“▼”键，翻滚菜单选项，当菜单显示“CAL”时，按“select”键进入校验模式，再翻菜单选项至“Lower Range Value”，按“select”键进入量程下限设置选项，用“▲”“▼”键调整量程下限值。 设置20 mA输出点，按“▲”“▼”键，翻滚菜单选项，当菜单显示“CAL”时，按“select”键进入校验模式，再翻菜单选项至“Upper Range Value”，按“select”键进入量程上限设置选项，用“▲”“▼”键调整量程上限值。 五、门槛电压设置 在模块下面的底板上，有一个电位器用于调整门槛电压，具体位置在模块的右下角缺口的对应底板上。门槛电压的测量可以用万用表串联到图2所示的模块右上角的两个针孔底座中，来测量门槛电压。 六、常见故障及处理办法

磁致式位移传感器

磁致伸缩位移传感器 一、概述磁致伸缩位移（液位）传感器，通过内部非接触式的测控技术精 确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的；该传感器的高精度和高可靠性已被广泛应用于成千上万的实际案例中。 由于作为确定位置的活动磁环和敏感元件并无直接接触，因此传感器可应用在极恶劣的工业环境中，不易受油渍、溶液、尘埃或其它污染的影响。此外，传感器采用了高科技材料和先进的电子处理技术，因而它能应用在高温、高压和高振荡的环境中。传感器输出信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失，更无须重新归零。由于敏感元件是非接触的，就算不断重复检测，也不会对传感器造成任何磨损， 可以大大地提高检测的可靠性和使用寿命。 二、工作原理 磁致伸缩位移（液位）传感器，是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子室所检测到。 由于这个应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比，通过测量时间，就可以高度精确地确定这个距离。由于输出信号是一个真正的绝对值，而不是比例的或放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情况更无需定期重标。 三、产品特点及应用领域 产品特点 *内部非接触式测量 *性能价格比高 *多种输出方式可供选择 *防浪涌、防射频干扰

位移传感器的发展现状.doc

《材料工程检测技术》课程作业（二）： 位移传感器的发展现状概述 课程： 任课老师： 学院（系）： 专业： 学生姓名： 学号：

1 位移传感器 位移是指物体位置对参考点产生的偏移量,是指物体相对于某参考坐标系一点的距离的变化量,它是描述物体空间位置变化的物理量。位移传感器又称为线性传感器,是将位移转换成电量的传感器。位移传感器的发展经历了两个阶段,经典位移传感器阶段和半导体位移传感器阶段。 2 位移传感器的分类 2.1 电位器式 电位器位移传感器分为绕线电位器和非绕线电位器2种：绕线电位器一般由电阻丝烧制在绝缘骨架上,由电刷引出与滑动点电阻对应的输入变化。电刷由待测量位移部分拖动,输出与位移成正比的电阻或电压的变化；常见的非线绕式电位器位移传感器是在绝缘基片上制成各种薄膜元件,如合成膜式、金属膜式、导电塑料和导电玻璃釉电位器等。 2.2 电阻应变式 传感器是由弹性敏感元件和电阻应变片构成,当测量杆随试件产生位移时,弹性敏感元件在感受到测量杆变化而产生变形,其表面产生的应变与测量杆的位移成线性关系。这种传感器具有线性好、分辨率较高、结构简单和使用方便等特点,其位移测量范围较小,通常在0.1um-0.1mm之间,测量精度小于2% ,线性度为0.1%一0.5%。 2.3 电容式 电容传感器通过位移来改变电容两个极板之间的距离,即将位移量转换成电容变化量进行测量的。 它具有功率小、阻抗高、动态特性好、可进行非接触测量等优点；但是电容传感器存在寄生电容和分布电容,会影响测量精度,且常用的变隙式电容传感器存在测量量程小,存在非线性误差等缺点。一般使用极距变化型电容式位移传感器和面积变化型电容式位移传感器。 2.4 电感式 电感式传感器利用电磁感应将被测位移转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。

磁致伸缩液位计常见故障及处理方法

K-tek磁致伸缩液位计相关知识一、磁致伸缩液位计接线图 磁致伸缩液位计是两线制变送器， 如图1所示：信号+：接在“+POWER”端子； 信号-：接在“-METER，-POWER”端子

图1 二、写保护设置 在变送器模块的左上角有两个跳线开关，如下图2所示： 右侧跳线开关为写保护跳线，当跳线短接环接在上端时，写保护关，变送器可以改变组态；当跳线短接环接在下端时，写保护开，变送器不可以改变组态。 三、故障模式设置 在变送器模块的左上角有两个跳线开关，如下图2所示：

左侧跳线开关为故障模式跳线，当跳线短接环接在上端时，为“FAIL LOW”模式；当跳线短接环接在下端时，为“FAIL HIGH”模式。 在“FAIL LOW”模式下，当变送器处以故障模式时电流输出为3.6mA； 在“FAIL HIGH”模式下，当变送器处以故障模式时电流输出为21mA； 图2 四、量程设置 1、用按键设置（不带液晶屏的模块） 设置4mA输出点，把磁浮子移动到探杆的零点位置，同时按“▲”和“▼”键一秒钟，然后按“▼”键一秒钟，设定4mA输出点； 设置20mA输出点，把磁浮子移动到探杆的满量程位置，同时按“▲”和“▼”键一秒钟，然后按“▲”键一秒钟，设定20mA输出点。 2、用带液晶屏的模块设置 设置4 mA输出点，按“▲”“▼”键，翻滚菜单选项，当菜单显示“CAL”时，按“select”键进入校验模式，再翻菜单选项至“Lower Range Value”，按“select”键进入量程下限设置选项，用“▲”“▼”键调整量程下限值。 设置20 mA输出点，按“▲”“▼”键，翻滚菜单选项，当菜单显示“CAL”时，按“select”键进入校验模式，再翻菜单选项至“Upper Range Value”，按“select”键进入量程上限设置选项，用“▲”“▼”键调整量程上限值。五、门槛电压设置

磁致伸缩位移传感器

磁致伸缩位移传感器研究报告 概述 磁致伸缩位移（液位）传感器，通过内部非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的；该传感器的高精度和高可靠性已被广泛应用于成千上万的实际案例中。 由于作为确定位置的活动磁环和敏感元件并无直接接触，因此传感器可应用在极恶劣的工业环境中，不易受油渍、溶液、尘埃或其它污染的影响。此外，传感器采用了高科技材料和先进的电子处理技术，因而它能应用在高温、高压和高振荡的环境中。传感器输出信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失，更无须重新归零。由于敏感元件是非接触的，就算不断重复检测，也不会对传感器造成任何磨损，可以大大地提高检测的可靠性和使用寿命。 工作原理 磁致伸缩位移（液位）传感器，是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子室所检测到。 由于这个应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比，通过测量时间，就可以高度精确地确定这个距离。由于输出信号是一个真正的绝对值,而不是比例的或放大处理的信号,所以不存在信号漂移或变值的情况,更无需定期重标。 技术参数 测量对象:位置、速度（绝对速度），可测量1～2个位置 测量范围:50 mm～8000mm 零点可调范围:100%F.S 输出方式:

霍尔位移传感器的设计

霍尔位移传感器的设计 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

霍尔位移传感器的设计 学院（系）：电气信息工程学院 年级专业：电自09102 学号： 学生姓名：黄晶晶 摘要:霍尔传感器是基于霍效应而将被测量转化成电动势输出的一种传感器。霍尔元件已发展成一个品种多样的磁传感器产品簇，并且得到广泛的应用。霍尔器件是一种磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，可以在各种与磁有关的场合中使用。霍尔期间以霍尔效应为其工作原理。 本文主要研究霍尔位移传感器的设计。如图所示，被测物体分别与恒定电流I和恒定磁场B垂直。当被测物体相对于原来位置有微小位移变化时，会产生变化的磁通量，会在导体垂直于磁场和电流的两个端面之间产生电势差，即UH（霍尔电压）。本文主要研究微小位移与霍尔电压的关系来设计霍尔位移传感器。 关键字：霍尔传感器位移霍尔电压 霍尔效应原理图 正文： 一．霍尔传感器的工作原理 1、霍尔效应 如霍尔效应原理图所示，在半导体薄片两端通以恒定电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于

电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，它们之间的关系为UH=KHIBCOSA，式中KH称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。I为所加的电流（一般为恒流源），B为均匀磁场，A为磁场与法线的夹角。EH为电场（图中所示） 2、霍尔元件 霍尔元件是半导体四端薄片，一般做成正方形，在薄片的相对两侧对称的焊上两对电极引出线（一对称激励电流端，另一对称霍尔电势输出端），如下图所示。 霍尔元件结构 3、霍尔元件的主要特性及材料 1）霍尔元件的主要特性参数 灵敏度KH：表示元件在单位的磁感应强度和单位控制电流所得到的开路霍尔电动势 霍尔输入电阻：霍尔控制及间的电阻值 霍尔最大允许激励电流：以霍尔元件允许的最大温度为限所对应的激励电流 不等位电势：当霍尔元件的控制电流为额定值时，若元件所处位置的磁感应强度为零，测得的空载霍尔电势。（不等位电势是由霍尔电极2和之间的电阻决定的， r 0称不等位电阻）寄生直流电势（霍尔元件零位误差的一部分）：

基于线性霍尔元件的位移传感器设计

基于线性霍尔元件的位移传感器设计

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郑州轻工业学院 传感器及应用系统课程设计说明书 基于线性霍尔元件的位移传感器 姓名: 吴富昌 专业班级: 电子信息工程13－０１ 学号：541３０10３0139 指导老师：陆立平 时间：201６.6．27 -2016.７.１

郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目基于线性霍尔元件的位移传感器设计 专业、班级电子信息工程13-0１学号39 姓名吴富昌主要内容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要内容: 利用线性霍尔元件设计一个位移传感器。 二、基本要求: (１)设计一个位移传感器，并设计相关的信号处理电路。 （２）为达到误差控制要求，需要对霍尔元件的误差进行补偿校正,主要包含霍尔元件的零位误差及补偿和温度误差及补偿。 (3）完成系统框图和电路原理图的设计和绘制，系统理论分析和设计详细明确,有理有据。 （４）信号处理电路应包含激励信号电路、消除不等位电势补偿电路、放大电路、相敏检波电路和低通滤波电路等。 （５）利用软件仿真,得出主要信号输入输出点的波形,根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性。 （6）根据模拟结果计算位移传感器的迟滞误差、线性度和灵敏度等参数。 (7）写出300０~5000字的设计报告,主体文本字号为小四号,标题章节字号依照美观合理原则选择，并合理加黑,字体均为宋体。 三、主要参考资料: (１)何金田,张斌主编,传感器原理与应用课程设计指南。哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2009.0１. (2）周继明，刘先任、江世明等,传感器技术与应用实验指导及实验报告。长沙:中南大学出版社,２０06.08. (3）陈育中,霍尔传感器测速系统的设计，科学技术与工程，２010,10:7529-753２. 完成期限：2０16年 6月２7 日-2０１6年 7月１日 指导教师签章： 专业负责人签章: ２016年６月 27 日

磁致伸缩液位计

《磁致伸缩液位计》国家标准编制说明 1.任务来源 根据国家标准化管理委员会计划函(2003)106号文下达的《2003第二批制修订国家标准项目计划》安排，北京航天神舟测控仪器有限公司为《磁致伸缩液位计》国家标准制订的负责单位，项目编号为：20032600-T-604。任务起止年限为2003~2004。 2.编制原则 本标准根据GB/T1.1-2000和GB/T1.2-2002《标准化工作导则》的规定编写。同时，坚持与现行有关标准协调、一致。 本标准的编制参考了国内外大量相关产品的技术资料和说明书，本着通用性的原则，对相关产品的基本指标、技术性能、试验方法进行分析和归类。提取其共性，分析其差异，以满足现有产品的技术统一性和兼容性。使得标准满足现有大多数产品的需要。同时充分考虑国内外相关技术发展趋势，使得本标准满足技术先进性的要求。 3.工作简况 负责单位接到下达的计划以后，于2004年初行文至有关单位及专家，要求落实标准制订工作组成员。在有关单位及专家的大力支持下，于2004年4月组成了《磁致伸缩液位计》国家标准制订工作组。其组成单位有：北京航天神舟测控仪器有限公司、上海工业自动化仪表研究所、沈阳仪表科学研究院、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京航天计量测试技术研究所、中国石油化工销售公司计量站。标准主要起草人：潘年茂、程言峰、李永清、徐秋玲、李竞武、冯晓升、金丽辉、缪寅宵、宋伟。 标准工作组于2004年9月17~19日在北京召开了首次工作会议。会议着重对本标准制订工作进行了深入细致的讨论与研究，确定了制订方案，形成了“草案稿”。并发往工作组每个成员征求意见。在汇集各方意见的前提下，经过多次更改，形成“第4稿草案”。 标准工作组于2005年1月20~21日在北京召开了第二次工作会议。会议对“草案4”诸多细节问题进行了全方位的探讨，确立了标准的结构框架及基本内容，由程言峰执笔，拟定出了“征求意见稿”。 4.项目情况综述 磁致伸缩液位测量技术是当今世界兴起的一项新技术。因其材料特性和结构特点，使其具备比其它原理的液位计更出色的优势： 1)在一个液位计测杆上可同时嵌入多路温度或压力传感器，可安装多个浮子用 于液面、界面、密度的测量，从而实现多参数测量。 2)通过测量声波在固体中的传播时间的方法来实现位置测量的目的。声波在固

霍尔位移传感器的设计

霍尔位移传感器的设计 学院（系）：电气信息工程学院 年级专业：电自09102 学号： 学生姓名：黄晶晶 摘要:霍尔传感器是基于霍效应而将被测量转化成电动势输出的一种传感器。霍尔元件已发展成一个品种多样的磁传感器产品簇，并且得到广泛的应用。霍尔器件是一种磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，可以在各种与磁有关的场合中使用。霍尔期间以霍尔效应为其工作原理。 本文主要研究霍尔位移传感器的设计。如图所示，被测物体分别与恒定电流I和恒定磁场B垂直。当被测物体相对于原来位置有微小位移变化时，会产生变化的磁通量，会在导体垂直于磁场和电流的两个端面之间产生电势差，即UH（霍尔电压）。本文主要研究微小位移与霍尔电压的关系来设计霍尔位移传感器。 关键字：霍尔传感器位移霍尔电压 霍尔效应原理图 正文： 一．霍尔传感器的工作原理 1、霍尔效应 如霍尔效应原理图所示，在半导体薄片两端通以恒定电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，它们之间的关系为UH=KHIBCOSA，

式中KH称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。I为所加的电流（一般为恒流源），B为均匀磁场，A为磁场与法线的夹角。EH为电场（图中所示） 2、霍尔元件 霍尔元件是半导体四端薄片，一般做成正方形，在薄片的相对两侧对称的焊上两对电极引出线（一对称激励电流端，另一对称霍尔电势输出端），如下图所示。 霍尔元件结构 3、霍尔元件的主要特性及材料 1）霍尔元件的主要特性参数 灵敏度KH：表示元件在单位的磁感应强度和单位控制电流所得到的开路霍尔电动势 霍尔输入电阻：霍尔控制及间的电阻值 霍尔最大允许激励电流：以霍尔元件允许的最大温度为限所对应的激励电流 不等位电势：当霍尔元件的控制电流为额定值时，若元件所处位置的磁感应强度为零，测得的空载霍尔电势。（不等位电势是由霍尔电极2和之间的电阻决定的， r 0称不等位电阻） 寄生直流电势（霍尔元件零位误差的一部分）： 当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时，霍尔电极的输出有一个直流电势控制电极和霍尔电极与基片的连接是非完全欧姆接触时，会产生整流效

位移传感器的应用

利用传感器进行位移的测量 【摘要】：位移传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。主要介绍磁致伸缩位移传感；激光位移传感器；电阻应变片式位移传感器的测量位移的应用。磁致伸缩位移（液位）传感器，是利用磁致伸缩原理，通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的；激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体，当物体沿激光线方向发生移动时，测量结果就将发生改变，从而实现用激光测量物体的位移；电阻应变式位移传感器测量位移，当被测对象作用产生位移x时，应变片的阻值随之产生变化。然后通过测量电路将应变片电阻值变化转化成电压或电流等易测量输出，根据测得的电压或电流值就可以得出应变片电阻值的变化量，再根据应变片阻值的变化量与悬梁产生的位移之间的对应关系，即可得出悬臂梁位移x的大小。 【关键词】：传感器；位移传感器；磁致伸缩位移传感；激光位移传感器；电阻应变片式位移传感器

Using sensors for displacement measurement 【 abstract 】 displacement sensor is a new technology revolution and the information society's important technology base, sensor technology is to achieve test and automatic control important segment. Mainly introduces magnetostrictive displacement sensing; Laser displacement sensor; Resistance strain chip displacement sensor measuring displacements of applications. Magnetostrictive displacement (level) sensor, which USES a magnetostrictive principle, through two different magnetic field fellowship produce a strain pulse signal to accurately measure the position; Laser emitter red laser will be visible through a lens into object to be tested, when objects move along the direction of laser line, the measured results occur when it will change, so as to realize the displacement with laser measuring objects; Resistance strain type displacement sensor measurement of displacement, when tested object effects from the strain gauge shift, generates resistance of change. Then through the measurement circuit will strain film electrical resistance changes into voltage or current, according to wait for easy measurement output voltage or current measurement of the strain gauge shows the amount of variation resistance strain gauge, again according to the variation of without resistance with the displacement produced the corresponding relationship between displacement, can draw the size of the cantilever beam. 【 key words 】 sensors; Displace ment sensor; Magnetostrictive displacement sensing; Laser displacement sensor; Resistance strain chip displacement sensor

磁致伸缩位移传感器位移测量研究与实现

磁致伸缩位移传感器位移测量研究与实现 李庆山　潘日敏　戴曙光　杨永才 (上海理工大学光学与电子信息工程学院　上海　200093) 摘要　基于磁致伸缩位移传感器的位移测量原理,讨论了位移测量的方法与实现:通过测量发射脉冲与回波脉冲的时间差计算活动磁铁的位置。基于F PG A器件设计了数字移相脉冲计数方式对时间进行精确测量,该方法对于提高测量位移精度,降低测量系统对高频的要求,对提高系统稳定性和抗干扰能力有重要意义。 关键词　磁致伸缩　数字移相　时间测量　F PG A Research and Realization of the Displacement Measurement for Magnetostric-tive Displacement Sensor Li Qing shan　Pan Rimin　Dai Shuguang　Yang Yong cai (College of Op tical and Electr onics I nf or mation Eng ineer ing, Univ er sity of Shanghai f or S cience and T echnology,Shanghai200093,China) Abstract　Basing on t he measurement principle of magnetostritive displacement sensor,the method and realiza-tion of displacement measurment are int roduced.M easurement on the interval betw een t rigger impulse and re-turn impulse corresponds t o the position of t he moving magnet.T he precise time int erval measurement with digi-tal phase shift count ing is designed by using FPG A device.T his method can enhance t he systemat ic precision, reduce the syst emat ic demand on high frequency.It has great significance in promot ing syst em st ability and anti-jamming. Key words　M agnet ostrict ive　Digital phase shif t　T ime measurement　FPGA 1　引 言 磁致伸缩位移传感器是一种以磁致扭转波为传播媒介的传感器,这种传感器安装简单、方便,能承受高温、高压和高振荡的环境。广泛应用于易爆、易燃、易挥发、有腐蚀的场合,但在国内设计和应用的都比较少。文中基于磁致伸缩位移传感器的原理,阐述了一种可以提高磁致伸缩位移传感器精度的位移测量方法。 2　磁致伸缩位移传感器的原理 磁致伸缩位移传感器(M agnet ostrict ive Posit ion Sensor)如图1所示,主要由波导钢丝1,位置磁铁4,波检测器3和电子系统5组成。位置磁铁通常装在一个运动部件A上,而传感器主体则装在一个固定的部件B上。传感器工作时,电子信号和处理系统5以时间间隔为T1发给磁致波导钢丝1的激励脉冲电流i e 。该脉冲电流将产生一个围绕波导钢丝1的旋转磁场。位置磁铁4也产生一个固定的磁场。在这两个磁场的正交作用下,波导钢丝产生磁致弹性伸缩,形成一个磁致旋转波2。该旋转波沿着波导钢丝以2800m/s的速度向两边传播。当它传到波导钢丝一端的波检测器3时被转换成电信号u a。通过测量磁致旋转波从位置磁铁4传到波检测器3的时间T0就能确定位置磁铁和波检测器之间的距离。这样,当部件A和B产生相对运动,通过磁致旋转波位移传感器就可以确定部件A的位置和速度。 3　位移测量原理和常规方法分析 磁致伸缩位移传感器的位移计算非常简单,将所 第26卷第8期增刊 仪　器　仪　表　学　报 2005年8月

KTEK磁致伸缩液位计

K-tek磁致伸缩液位计 一、工作原理 磁致伸缩液位传感器部分是基于磁致伸缩原理设计的，它由敏感元件波导丝（管）、活动磁铁及发射电脉冲信号和接收返回信号的电子部件构成。当电子探头中脉冲发生器产生的电脉冲沿钢管内的波导丝传递时，电脉冲同时伴随产生一个垂直于波导丝的环形磁场以光速沿波导丝传递。当脉冲环形磁场与浮子固有磁场相遇时，二者的磁场矢量相叠加形成螺旋磁场，产生瞬时扭力并在波导丝上形成一个机械扭力波以声速传递返回到电子探头，使线圈两端产生感应脉冲。通过测量出发电脉冲与扭力波返回产生的感应脉冲之间的时间差，就可以精确地计算出被测液面高度。同时将温度传感器置于测杆内，便可连续测定介质温度。 二、磁致伸缩液位计接线图 磁致伸缩液位计是两线制变送器， 如图1所示：信号+：接在“+POWER”端子； 信号-：接在“-METER，-POWER”端子

图1 三、写保护设置 在变送器模块的左上角有两个跳线开关，如下图2所示： 右侧跳线开关为写保护跳线，当跳线短接环接在上端时，写保护关，变送器可以改变组态；当跳线短接环接在下端时，写保护开，变送器不可以改变组态。 四、故障模式设置 在变送器模块的左上角有两个跳线开关，如下图2所示： 左侧跳线开关为故障模式跳线，当跳线短接环接在上端时，为“FAIL LOW”模式；当跳线短接环接在下端时，为“FAIL HIGH”模式。 在“FAIL LOW”模式下，当变送器处以故障模式时电流输出为3.6mA； 在“FAIL HIGH”模式下，当变送器处以故障模式时电流输出为21mA；

图2 五、量程设置 1、用按键设置（不带液晶屏的模块） 设置4mA输出点，把磁浮子移动到探杆的零点位置，同时按“▲”和“▼”键一秒钟，然后按“▼”键一秒钟，设定4mA输出点； 设置20mA输出点，把磁浮子移动到探杆的满量程位置，同时按“▲”和“▼”键一秒钟，然后按“▲”键一秒钟，设定20mA输出点。 2、用带液晶屏的模块设置