本文關(guān)鍵詞：采用電磁力杠桿機(jī)構(gòu)的力平衡式傳感器

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【摘要】：力傳感器在力學(xué)計(jì)量領(lǐng)域中具有重要地位,是質(zhì)量特性參數(shù)(質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性矩)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)力傳感器由于彈性敏感元件的非線性和信噪比問題,其精度難以突破0.02%。本文提出了一種采用電磁力杠桿機(jī)構(gòu)的力平衡式傳感器,改善傳感器的非線性和信噪比問題以提高傳感器精度。首先,通過對(duì)目前常用力平衡式傳感器的工作原理進(jìn)行分析,提出了本文研究的力平衡式傳感器的工作原理及實(shí)現(xiàn)機(jī)制,并對(duì)傳感器進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要包括單點(diǎn)傳感器和三點(diǎn)傳感器的設(shè)計(jì)。其次,設(shè)計(jì)分析了用于產(chǎn)生電磁力的電磁鐵。確定了電磁鐵的結(jié)構(gòu)參數(shù),包括電磁鐵結(jié)構(gòu)形式的確定及線圈的設(shè)計(jì)。使用有限元軟件ANSYS對(duì)電磁鐵進(jìn)行了仿真,初步得到電磁力與線圈電壓之間的關(guān)系曲線,驗(yàn)證了F-U曲線的非線性。隨后,對(duì)電磁鐵的特性進(jìn)行了分析,得出氣隙和溫度是影響F-U曲線非線性的主要原因,并提出采用分段線性擬合的方法解決F-U曲線的非線性問題。然后,設(shè)計(jì)了電磁力控制系統(tǒng)的硬件電路。采用直流斬波電路對(duì)電磁力進(jìn)行控制。通過信號(hào)采集電路,利用壓力傳感器、溫度傳感器和霍爾電流傳感器對(duì)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),使用TMS320F2812的EV模塊產(chǎn)生PWM輸出信號(hào)控制直流斬波電路�；谏鲜鲇布O(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的軟件,包括信號(hào)采集模塊和PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊。最后,建立傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái),進(jìn)行了傳感器重復(fù)性誤差實(shí)驗(yàn)、位置誤差實(shí)驗(yàn)及溫度實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證傳感器的靜態(tài)特性。此外,對(duì)測(cè)量誤差的來源進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】：力傳感器 電磁力 線性度 信噪比
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 傳感器概述8-11
• 1.1.1 傳感器的發(fā)展歷史8-9
• 1.1.2 力傳感器9-10
• 1.1.3 幾種常用力傳感器的比較10-11
• 1.2 力傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 課題研究背景及意義13-14
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容和方法14-16
• 2 傳感器原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-24
• 2.1 力平衡式傳感器測(cè)力原理16
• 2.2 單點(diǎn)傳感器設(shè)計(jì)16-21
• 2.2.1 單點(diǎn)傳感器工作原理16-17
• 2.2.2 傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-21
• 2.3 三點(diǎn)傳感器設(shè)計(jì)21-22
• 2.4 傳感器特性分析22
• 2.5 本章小結(jié)22-24
• 3 電磁鐵設(shè)計(jì)24-36
• 3.1 電磁鐵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)24-26
• 3.1.1 電磁鐵的結(jié)構(gòu)及工作原理24
• 3.1.2 電磁鐵的分類24-25
• 3.1.3 磁路計(jì)算基本定律25-26
• 3.2 直流電磁鐵設(shè)計(jì)26-32
• 3.2.1 電磁鐵結(jié)構(gòu)形式的確定26-27
• 3.2.2 電磁鐵線圈設(shè)計(jì)27-32
• 3.3 電磁鐵的有限元分析32-35
• 3.3.1 有限元模型32-33
• 3.3.2 分析結(jié)果33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 4 電磁鐵特性分析及電磁力線性化36-44
• 4.1 氣隙對(duì)電磁鐵的影響36-37
• 4.1.1 氣隙對(duì)電磁力的影響36
• 4.1.2 氣隙對(duì)漏磁的影響36-37
• 4.2 溫度對(duì)電磁鐵的影響37-41
• 4.2.1 熱膨脹37
• 4.2.2 溫度對(duì)線圈電阻的影響37-38
• 4.2.3 溫度對(duì)電磁鐵氣隙的影響38-39
• 4.2.4 溫度對(duì)磁極面積的影響39-40
• 4.2.5 溫度對(duì)電磁力影響40-41
• 4.3 電磁力線性化41-43
• 4.3.1 常用線性化方法41-42
• 4.3.2 分段線性擬合42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 電磁力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)44-64
• 5.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)44
• 5.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)44-57
• 5.2.1 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)44-51
• 5.2.2 主電路設(shè)計(jì)51-54
• 5.2.3 控制電路設(shè)計(jì)54-57
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)57-62
• 5.3.1 開發(fā)環(huán)境57
• 5.3.2 軟件總體設(shè)計(jì)57
• 5.3.3 信號(hào)采集模塊57-60
• 5.3.4 PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊60-62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 6 傳感器特性實(shí)驗(yàn)64-70
• 6.1 傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)64-65
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方法65-66
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)條件65
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)65-66
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析66-67
• 6.4 實(shí)驗(yàn)誤差分析67-68
• 6.5 本章小結(jié)68-70
• 7 總結(jié)70-72
• 致謝72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 附錄78
• A 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文78
• B 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目78

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5 滕召勝,童調(diào)生,李福彬;電磁力平衡傳感器的溫度影響及其補(bǔ)償[J];傳感器技術(shù);1998年02期

6 ;[J];;年期

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1 陳耀慧;陳志華;范寶春;;翼型繞流電磁力控制優(yōu)化[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

2 張輝;范寶春;陳志華;;電磁力增升減振機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究[A];第九屆全國(guó)實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2013年

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6 胡宇達(dá);邱家俊;卿光輝;;汽輪發(fā)電機(jī)端部繞組的電磁力計(jì)算與振動(dòng)問題[A];第十屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ卷[C];2001年

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10 邵萬里;精密電磁力平衡傳感器設(shè)計(jì)[D];湖南大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：791385