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新型应变式测微仪系统设计

作　者: 程江涛
导　师: 蒋和生
学　校: 重庆大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 电阻应变传感器位移应变片标定
分类号: TH823.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 233次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

目前车间现场使用最多最成功的机械式精密尺寸量仪是扭簧比较仪(扭簧表)。经过数十年的改进,其性能十分稳定,而且价格低廉。问题在于测量的数据只能依靠人工读取,无法数字化,不能充分满足中小企业信息化的要求。本文研究的目标是开发出一种新型电阻应变式传感器,该传感器的最大特点是直接利用应变式电子称产品的成熟成果,将称重显示器的计量处理技术直接移植到精密位移测量的二次仪表中,以达到满足企业产品质量检验数字化、信息化,同时降低仪器成本和加快商品化的目的。论文介绍了新型应变式测微仪的工作原理,并对传感器设计中的关键技术问题,如测头位移与应变量的计算关系,测量力的分析计算,减少传感器摩擦力,测微仪的温度补偿技术等问题都进行了较详细的分析讨论。论文进行了传感器的机械机构设计。在结构上,本文成功地将成熟的比较式扭簧仪的结构应用于测头移动组件的设计,并且采用了钢丝传动机构,有效地减少了传感器内部摩擦力。论文对称重显示器用于本课题测量电路的可行性进行了分析讨论,研究结果表明,这一思路是完全可行的。论文完成了新型测微仪的研制和测试考核,提出了一种用较低精度测量仪来标定高精度传感器的新原理,并设计了一台具有较高自动化程度的传感器标定试验装置。论文完成了用于测试的测控软件的编写,介绍了测控软件的工作原理。论文的测试结果表明,新型应变式测微仪的研制获得了初步的成功。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题背景及意义  8
  1.2 尺寸检验测微仪的组成及常用精密小位移传感器概述  8-11
    1.2.1 尺寸检验测微仪的组成  8-9
    1.2.2 电感式位移传感器  9-10
    1.2.3 光栅式位移传感器  10
    1.2.4 容栅式位移传感器  10-11
    1.2.5 应变式位移传感器  11
  1.3 本文主要研究内容  11-12
2 应变式位移传感器的工作原理与关键技术问题分析  12-22
  2.1 电阻应变式传感器的物理基础  12-14
  2.2 应变式传感器的工作原理  14
  2.3 传感器设计中的关键技术问题分析  14-22
    2.3.1 测头位移 Y 与应变片应变量ε的计算关系  14-16
    2.3.2 测量力的分析计算  16-18
    2.3.3 测量系统的摩擦力分析与对策  18-19
    2.3.4 应变片电桥电路与温度补偿  19-22
3 应变式测微仪设计  22-31
  3.1 应变式测微仪的结构设计  22-24
  3.2 应变式传感器的设计  24-28
    3.2.1 传感器设计的重点问题说明  24-25
    3.2.2 电阻应变片的选择及安装  25-28
  3.3 应变测微仪的信号处理电路  28-31
    3.3.1 信号处理电路的组成  28-29
    3.3.2 电子称原理简介  29-30
    3.3.3 应变式电子称放大器用于本项目的可行性计算  30-31
4 应变式测微仪的测试实验研究  31-54
  4.1 传感器标定的基本方法  31
  4.2 传感器静态标定的内容  31-33
    4.2.1 线性度  31-32
    4.2.2 滞后  32
    4.2.3 重复性  32
    4.2.4 灵敏度  32-33
  4.3 传感器标定试验装置的设计及改进  33-38
  4.4 测试软件设计  38-47
    4.4.1 步进电机的运动控制  38
    4.4.2 测试数据的通讯传递  38-39
    4.4.3 测试数据处理  39-40
    4.4.4 程序设计  40-47
  4.5 测试数据处理及结果  47-54
5 结论  54-55
  5.1 总结  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-58
附录 A：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  58-59
附录 B：弹簧钢片的尺寸设计  59

新型应变式测微仪系统设计

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