傳感器課設(shè)布料厚度測量裝置的設(shè)計(jì)

共頁第6頁目錄第1章摘要………………4第2基本原理………………4第3章參數(shù)設(shè)計(jì)及運(yùn)算…………………53.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………53.2電容設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………7第4章誤差分析………9第5章結(jié)論……………9第6章心得體會(huì)…………9參考文獻(xiàn)…………………10第一章摘要在這個(gè)信息化高速發(fā)展的時(shí)代，傳感器作為一種最經(jīng)典的微控制器，傳感器技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)，作為儀表專業(yè)的學(xué)生，我們學(xué)習(xí)了傳感器，就應(yīng)該把它熟練應(yīng)用到生活之中來。本文將介紹一種基于傳感器控制的布料厚度測量裝置。電容傳感器是電子技術(shù)中的三大類無源元件（電阻，電容，電感）之一，利用電容器的原理，將非電量轉(zhuǎn)化為電容量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。本次課程設(shè)計(jì)主要講解電容式傳感器的使用中的一部分，通過變介電常數(shù)式電容傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)布料厚度的測量。布料厚度測量是基于變介電常數(shù)電容傳感器的一種精密測量，它可以實(shí)現(xiàn)簡單的厚度測量，根據(jù)電容電路的特性分析可以知道所測布料的厚度。電容式傳感器不但廣泛應(yīng)用于位移、振動(dòng)、角度、加速度等機(jī)械量的精密測量而且還逐步地?cái)U(kuò)大應(yīng)用于壓力、差壓、液面、料面、成分含量等方面的測量。根據(jù)可以把電容傳感器分為極距變化型電容傳感器、面積變化型電容傳感器、介質(zhì)變化型電容傳感器。根據(jù)實(shí)際不同的需求，可以利用不同的電路來實(shí)現(xiàn)所需要的功能。介質(zhì)變化型電容傳感器可進(jìn)行非接觸測量。布料厚度測量是基于變介電常數(shù)電容傳感器的一種精密測量，它可以實(shí)現(xiàn)簡單的厚度測量，根據(jù)電容電路的特性分析可以知道所測布料的厚度。第二章基本原理傳感器是將能夠感受到的及規(guī)定的被測量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，其中敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量（輸入量）的部分；轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能將敏感元件感受的或響應(yīng)的被探測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測量的電信號(hào)的部分。電容傳感器是將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。實(shí)際上，它本身（或和被測物）就是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。在大多數(shù)場合，電容器由兩平行極板以及中間的電介質(zhì)組成，當(dāng)不考慮邊緣效應(yīng)時(shí)，其電容量為式中，C：兩極板間的電容（F）；a——測量電容的極板間距離；d——插入電容的測量紙張的厚度；——真空介電常數(shù)，=8.85；——紙張的相對(duì)介電常數(shù)；3.2電容設(shè)計(jì)與計(jì)算自制電容參數(shù):極板面積9，極板間距近似a=8.85mm，網(wǎng)上查詢資料得棉布的相對(duì)介電常數(shù)=2.75，棉布厚度d=0~2mm。改變C2的阻值來得到電壓的變化，當(dāng)布料厚度d=0時(shí)：=0.9pf=1.664V當(dāng)布料厚度d=0.05時(shí)：=0.9033pf=1.658運(yùn)用同樣的算法可得到其余36組數(shù)據(jù)，所得數(shù)據(jù)如下表：將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后得到如下d變化與u的關(guān)系：根據(jù)上面的表（3-1），我們用Matlab繪制了厚度d與電壓u的關(guān)系圖線如下：圖3-8厚度d與電壓u的仿真圖由表3-1及圖3-8可知布料厚度d與輸出電壓u呈線性關(guān)系由公式（1.3-2）和（2.2-3）得：（3.2-1）即：（3.2-2）由公式(3.2-2)知厚度d與輸出電壓u的理論值也為線性關(guān)系。第四章誤差分析誤差分析：由于沒有進(jìn)行實(shí)際電路操作，故沒有辦法進(jìn)行誤差分析。不過下面我們可以采用這些來消除誤差：1、消除和減少邊緣效應(yīng)（設(shè)計(jì)帶保護(hù)環(huán)的電容傳感器）；2、提高設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的絕緣性能；3、消除和減少寄生電容的影響①增加傳感器的原始電容值；②集成化；③運(yùn)算放大器法；④采用“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)。第五章結(jié)論課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，經(jīng)過兩周的課程設(shè)計(jì)，鍛煉了我運(yùn)用課本基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)與解決實(shí)際問題相結(jié)合的能力，鍛煉了我的動(dòng)手操作能力，使我對(duì)課本的基礎(chǔ)知識(shí)有了更深一步的了解，也使我熟悉了visio軟件和multisim軟件的使用，使我以后可以利用此軟件模擬課本自己不懂的電路，為以后的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。第六章心得體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，經(jīng)過一周的課程設(shè)計(jì)，它不僅是鞏固了之前所學(xué)的知識(shí)，加深了對(duì)學(xué)過的知識(shí)的印象，鍛煉了我運(yùn)用課本基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)與解決實(shí)際問題相結(jié)合的能力，鍛煉了我的動(dòng)手操作能力，使我對(duì)課本的基礎(chǔ)知識(shí)有了更深一步的了解，也使我熟悉了Multisim軟件和visio軟件的使用，使我以后可以利用此軟件模擬課本自己不懂的電路，為以后的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。在完成課程設(shè)計(jì)過程中，每一處都凝聚了老師和同學(xué)對(duì)我的幫助，所有成