第一篇：傳感器課程設計

傳感器課程設計感想

設計題目：智能溫控風扇傳感器

這次傳感器的課程設計題目我們小組選了溫度控制風扇傳感器，這個實驗涉及了模電、電路的一些基礎部分，同時也讓我們了解了電路排版、焊接的一些基本技能。其實剛開始我們小組選的并不是這個溫控風扇傳感器，而是基于電阻式傳感器而來的測重儀，后來去老師那里要材料老師說電阻式傳感器設計的側重儀所需要的單片機偏貴，叫我們最好換另外的。在一起商量以后我們決定換成了溫控風扇傳感器。

在我們做實物的時候我們也遇到了很多的麻煩和問題。在組裝排版的時候由于洞洞板不是很大這就對我們的排版有了一定的要求，不然到時候焊接電路也會變得很繁瑣。由于以前我們都沒有接觸過焊接剛開始的時候焊接的也不是很好，有時候還會不能連在一起的導線黏在一起，經過一定的練習之后慢慢掌握了要領焊接起來就很快樂。面對著看去很復雜的電路圖我們在做的過程中也要做到很仔細的區觀察并且在焊的時候要再去確認一遍電路的正確性。這樣就減少了不必要的麻煩，省的到時候檢查的時候錯誤過于多。

我在領了材料以后看了一下，以為沒有溫度傳感器后來我才發現DS18B20是這么小，以至于我把他當成了三極管。這也是由于我沒有對這個溫度傳感器的了解菜會產生這種情況的。當我們焊接了以后對這個喜歡干起進行調試，出現了數碼管沒有亮，后來經過尋找問題后發現一個地方沒有焊接好。在經過糾正調試以后傳感器成功運行。

經過這次的傳感器課程設計我不僅增加了一些對電路基本操作技能的了解而且也讓我對傳感器有了新的認識。傳感器處在我們身邊的每個角落。我們用的大部分用電產品都需要大大小小不同的傳感器來測量控制，大到飛機火車小到電子溫度計都需要傳感器。而在實現這些功能的產品中是復雜的電路即使一個小小的傳感器也有非常復雜電路和強大的功能。傳感器運用器件的功能做成我們所需要相應的東西然給我們的帶來了更多的方便和快捷的方法。

第二篇：溫度傳感器課程設計

溫度傳感器簡單電路的集成設計

當選擇一個溫度傳感器的時候，將不再限制在模擬輸出或數字輸出裝置。與你系統需要相匹配的傳感器類型現在又很大的選擇空間。市場上供應的所有溫度感應器都是模擬輸出。熱電阻，RTDs和熱電偶是另一種輸出裝置，矽溫度感應器。在多數的應用中，這些模擬輸出裝置在有效輸出時需要一個比較器，ADC，或一個擴音器。因此，當更高技術的集成變成可能的時候，有數字接口的溫度傳感器變成現實。這些集成電路被以多種形式出售，從超過特定的溫度時才有信號簡單裝置，到那些報告遠的局部溫度提供警告的裝置。現在不只是在模擬輸出和數字輸出傳感器之間選擇，還有那些應該與你的系統需要相匹配的更廣闊的感應器類型的選擇，溫度傳感器的類型：

圖一：傳感器和集成電路制造商提供的四中溫度傳感器

在圖一中舉例說明四種溫度感應器類型。一個理想模擬傳感器提供一個完全線性的功能輸出電壓（A）。在傳感器（B）的數字I/O類中，溫度數據通常通過一個串行總線傳給微控制器。沿著相同的總線，數據由溫度傳感器傳到微控制器，通常設定溫度界限在引腳得數字輸出將下降的時候。當超過溫度界限的時候，報警中斷微控制器。這個類型的裝置也提供風扇控制。

模擬輸出溫度傳感器：

圖2 熱阻和矽溫度傳感器這兩個模擬輸出溫度探測器的比較。

熱電阻和矽溫度傳感器被廣泛地使用在模擬輸出溫度感應器上。圖2清楚地顯示當電壓和溫度之間為線性關系時，矽溫度傳感器比熱阻體好的多。在狹窄的溫度范圍之內，熱電阻能提供合理的線性和好的敏感特性。許多構成原始電路的熱電阻已經被矽溫度感應器代替。

矽溫度傳感器有不同的輸出刻度和組合。例如，與絕對溫度成比例的輸出轉換功能，還有其他與攝氏溫度和華氏溫度成比例。攝氏溫度部份提供一種組合以便溫度能被單端補給得傳感器檢測。

在最大多數的應用中，這些裝置的輸出被裝入一個比較器或A/D轉換器，把溫度數據轉換成一個數字格式。這些附加的裝置，熱電阻和矽溫度傳感器繼續被利用是由于在許多情況下它的成本低和使用方便。數字I/O溫度傳感器： 大約在五年前，一種新類型溫度傳感器出現了。這種裝置包括一個允許與微控制器通信的數字接口。接口通常是12C或SMBus序列總線，但是其他的串行接口例如SPI是共用的。閱讀微控制器的溫度報告，接口也接受來自溫控制器的指令。那些指令通常是溫度極限，如果超過，將中斷微控制器的溫度傳感器集成電路上的數字信號。微控制器然后能夠調整風扇速度或減慢微處理器的速度，例如，保持溫度在控制之下。

圖3：設計的溫度傳感器可遙測處理器芯片上的p-n結溫度

圖4。溫度傳感器可檢測它自己的溫度和遙測四個p-n結溫度。

圖5。風扇控制器/溫度傳感器集成電路也可使用PWM或一個線性模式的控制方案。

在圖4中畫是一個類似的裝置：而不是檢測一個p-n結溫度，它檢測四個結和它的自己內部的溫度。因此內部溫度接近周圍溫度。周圍溫度的測量給出關于系統風扇是否正在適當地工作的指示。

在圖5中顯示，控制風扇是在遙測溫度時集成電路的主要功能。這個部分的使用能在風扇控制的二個不同的模式之間選擇。在PWM模式中，微處理控制風扇速度是通過改變送給風扇的信號周期者測量溫度一種功能。它允許電力消耗遠少于這個部分的線性模式控制所提供的。因為某些風扇在PWM信號控制它的頻率下發出一種聽得見的聲音，這種線性模式可能是有利的，但是需要較高功率的消耗和附加的電路。額外的功耗是整個系統功耗的一小部分。

當溫度超出指定界限的時候，這個集成電路提供中斷微控制器的警告信號。這個被叫做過熱溫度的信號形式里，安全特征也被提供。如果溫度升到一個危險級別的時候溫控制器或軟件鎖上，警告信號就不再有用。然而，溫度經由SMBus升高到一個水平，過熱在沒有微控制器被使用去控制電路。因此，在這個非邏輯控制器高溫中，過熱能被直接用去關閉這個系統電源，沒有為控制器和阻力潛在的災難性故障。

裝置的這個數字I/O普遍使用在服務器，電池組和硬盤磁碟機上。為了增加服務器的可靠性溫度在很多的位置中被檢測：在主板（本質上是在底盤內部的周圍溫度），在處理器鋼模之內，和在其它發熱元件例如圖形加速器和硬盤驅動器。出于安全原因電池組結合溫度傳感器和使其最優化已達到電池最大壽命。

檢測依靠中心馬達的速度和周圍溫度的硬盤驅動器的溫度有兩個號的理由：在驅動器中讀取錯誤增加溫度極限。而且硬盤的MTBF大大改善溫度控制。通過測量系統里面溫度，就能控制馬達速度將可靠性和性能最佳化。驅動器也能被關閉。在高端系統中，警告能為系統管理員指出溫度極限或數據可能丟失的狀況。

圖6。溫度超過某一界限的時候，集成電路信號能報警和進行簡單的ON/OFF風扇控制。

圖7.熱控制電路部分在絕對溫標形式下，頻率與被測溫度成比例的產生方波的溫度傳感器

圖8。這個溫度傳感器傳送它的周期與被測溫度成比例的方波，因為只發送溫度數據需要一條單一線，就需要單一光絕緣體隔離信道。

模擬正溫度感應器

“模擬正量”傳感器通常匹配比較簡單的測量應用軟件。這些集成電路產生邏輯輸出量來自被測溫度，而且區別于數字輸入/輸出傳感器。因為他們在一條單線上輸出數據，與串行總線相對。

在一個模擬正量傳感器的最簡單例子中，當特定的溫度被超過的時候，邏輯輸出出錯：其它，是當溫度降到一個溫度極限的時候。當其它傳感器有確定的極限的時候，這些傳感器中的一些允許使用電阻去校正溫度極限。

在圖6中，裝置顯示購買一個特定的內在溫度極限。這三個電路舉例說明這個類型裝置的使用：提供警告，關閉儀器，或打開風扇。

當需要讀實際溫度時，微控制器是可以利用的，在單線上傳送數據的傳感器可能是有用的。用微處理器的內部計數器，來自于這個類型溫度感應器的信號很容易地被轉換成溫度的測量。圖7傳感器輸出頻率與周圍溫度成比例的方波。在圖8中的裝置是相似的，但是方波周期是與周圍溫度成比例的。

圖9。用一條公共線與8個溫度傳感器連接的微控制器，而且從同一條線上接收每個傳感器傳送的溫度數據。

圖9，在這條公共線上允許連接達到八個溫度傳感器。當微控制器的I/O端口同時關閉這根線上的所有傳感器的時候，開始提取來自這些傳感器的溫度數據。微控制器很快地重新裝載接收來的每個傳感器的數據，在傳感器關閉期間，數據被編碼。在特定時間內每個傳感器對閘口脈沖之后的時間編碼。分配給每個感應器自己允許的時間范圍，這樣就避免沖突。

通過這個方法達到的準確性令人驚訝：0.8 是典型的室溫，正好與被傳送方波頻率的電路相匹配，同樣適用于方波周期的裝置。

這些裝置在有線電線應用中同樣顯著。舉例來說，當一個溫度傳感器被微控制器隔離的時候，成本被保持在一個最小量，因為只需要一個光絕緣體。這些傳感器在汽車制造HVAC應用中也是很有效，因為他們減少銅的損耗數量。溫度傳感器的發展：

集成電路溫度傳感器提供各式各樣的功能和接口。同樣地這些裝置繼續發展，系統設計師將會看見更多特殊應用就像傳感器與系統接口連接的新方式一樣。最后，在相同的鋼模區域內集成更多的電子元件，芯片設計師的能力將確保溫度傳感器很快將會包括新的功能和特殊接口。

總結

通過這些天的查找資料，我了解了很多關于溫度傳感器方面的知識。我的大家都知道溫度的一些基本知識，溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關。利用溫度所創造出來的傳感器即溫度傳感器是最早開發，應用最廣的一類傳感器。并且從資料中顯示溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導體技術的支持下，在本世紀相繼開發了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應，根據波與物質的相互作用規律，相繼開發了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。

這些天,我通過許多的資料了解到兩種不同材質的導體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現電位差。這個電位差的數值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質有關。這種現象可以在很寬的溫度范圍內出現，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱它為“熱電偶”。我查找的資料顯示數據:不同材質做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數值大約在5～40微伏／℃之間。

熱電偶傳感器有自己的優點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中最為常用的一種，現代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應用在生產實踐的各個領域中，也為我們的生活提供了無數的便利和功能。

溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數字輸出兩種類型。接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。溫度計通過傳導或對流達到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。一般測量精度較高。在一定的測溫范圍內，溫度計也可測量物體內部的溫度分布。但對于運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產生較大的測量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應用于工業、農業、商業等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計。隨著低溫技術在國防工程、空間技術、冶金、電子、食品、醫藥和石油化工等部門的廣泛應用和超導技術的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發展，如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫熱電阻和低溫溫差電偶等。低溫溫度計要求感溫元件體積小、準確度高、復現性和穩定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件，可用于測量1.6～300K范圍內的溫度。

非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可以用來測量運動物體、小目標還有熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可以用于測量溫度場的溫度分布。資料顯示，最常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測溫儀表。輻射測溫法包括亮度法、輻射法和比色法。各類輻射測溫方法只能測出對應的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體所測溫度才是真實溫度。如果想測定物體的真實溫度，就必須進行材料表面發射率的修正。而材料表面發射率不僅取絕于溫度和波長，而且還與表面狀態、涂膜和微觀組織等有關連，因此很難精確測量。在自動化生產中我發現往往需要利用輻射測溫法來測量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發射率的測量是相當困難的。對于固體表面溫度自動測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測表面的有效輻射和有效發射系數。利用有效發射系數通過儀表對實測溫度進行相應的修正，最終可得到被測表面的真實溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，這樣才能提高有效發射系數。至于氣體和液體介質真實溫度的輻射測量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計算求出與介質達到熱平衡后的圓筒空腔的有效發射系數。在自動測量和控制中就可以用此值對所測腔底溫度（即是介質溫度）進行修正而得到介質的真實溫度。現在，我通過這些天的努力，了解了很多溫度傳感器及其相關的一些傳感器的知識。他們在我們生活中的應用及其廣泛，我們只有加緊的學習加緊的完成自己所學專業的知識，了解相關的最新信息，我們才能跟上科技前進的步伐。

參考文獻：

【1】劉君華.智能傳感器系統.西安電子科技大學出版社,1993.3 【2】張富學.傳感器電子學.國防工業電子出版社,1992.6 【3】王家楨等.傳感器與變送器[M].北京清華出版社1996.5 【4】張正偉.傳感器原理與應用[M].中央廣播電視大學出版社,1991.3 【5】樊尚春.傳感器技術及應用.北京航空航天大學出版社,2004.8 【6】趙負圖.現代傳感器集成電路.人民郵電出版社,2000.8 【7】謝文和.傳感器技術及應用.高等教育出版社,2004.7 【8】趙繼文.傳感器與應用電路設計[M].科技出版社,2002.6 【9】陳杰,黃鴻.傳感器與檢測技術.高等教育出版社,2002.3 【10】黃繼昌,徐巧魚,張海貴等.傳感器工作原理及應用實例.人民郵電出版社,1998.6

第三篇：《傳感器》課程設計任務書

《傳感器》課程設計任務書

一、總要求

能夠獨立進行各種傳感器系統方案的設計及論證，選擇合理的機械結構和測量電路等，并且能結合實際進行有關精度分析與討論。

二、總任務

針對總要求進行原理及方案論證,包括機械結構設計、電路設計、精度分析以及撰寫報告等工作。

三、設計題目

請根據各自任務填寫

四、設計內容

請根據各自任務填寫 五 設計進度或計劃

1、準備及查閱資料 四天

2、方案設計及論證（總體方案）兩天

3、機械結構及電路設計（畫CAD圖和PROTEL圖）五天

4、整理報告及準備答辯 三天

六 設計說明書包括的主要內容

1、封面

2、目錄

3、設計任務書

4、正文（可按下列內容撰寫、僅供參考）1）序言（背景）(1000-2000字)對所設計的傳感器進行背景介紹，可包括系統工作原理的介紹等。2）方案設計及論證(1000-2000字)3）各種傳感器設計中的機械結構及電路設計的選取，精度分析及選型等。4）設計圖紙

機械結構及電路設計（畫CAD圖和PROTEL圖）5）總結心得體會 6）主要參考文獻

另：說明書的撰寫格式應符合一定的要求，可參照天津工業大學本科生畢業論文撰寫規范進行。

七、考核方法

考核可根據學生平時學習態度（含出勤率）20%、設計完成情況40%、圖紙及說明書質量（含答辯）40%確定。

第四篇：燕山大學傳感器課程設計(DOC)

目錄

摘要

電渦流位移傳感器設計

一、設計要求

二、總體設計方案

三、電渦流傳感器的基本原理

3-1電渦流效應和傳感器等效電路 3-2電渦流形成的范圍

四、傳感器的結構形式

五、測量電路及分析 5-1 測量電路 5-2 電路各單元分解

六、實驗數據及誤差分析

參考文獻

摘要

隨著現代測量、控制盒自動化技術的發展，傳感器技術越來越受到人們的重視。特別是近年來，由于科學技術的發展及生態平衡的需要，傳感器在各個領域的作用也日益顯著。傳感器技術的應用在許多個發達國家中，已經得到普遍重視。在工程中所要測量的參數大多數為非電量，促使人們用電測的方法來研究非電量，及研究用電測的方法測量非電量的儀器儀表，研究如何能正確和快速的非電量技術。電渦流傳感器已成為目前電測技術中非常重要的檢測手段，廣泛的應用于工程測量和科學實驗中。

關鍵詞：電渦流式傳感器 傳感器技術 電量非電量

電渦流位移傳感器設計

一、設計技術要求

1、線性范圍（mm）：1

2、分辨率（um）：1

3、線性誤差：《3%

4、使用溫度范圍：-15~+80

二、總體方案設計

電渦流傳感器能靜態和動態地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計量工具。電渦流傳感器能準確測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面之間靜態和動態的相對位移變化。電渦流傳感器以其長期工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應速度快、抗干擾力強、不受油污等介質的影響、結構簡單等優點。根據下面的組成框圖，構成傳感器。

根據組成框圖，具體說明各個組成部分的材料：

（1）敏感元件：傳感器探頭線圈是通過與被測導體之間的相互作用，從而產生被測信號的部分，它是由多股漆包銅線繞制的一個扁平線圈固定在框架上構成，線圈框架的材料是聚四氟乙烯，其損耗小，電性能好，熱膨脹系數小。

（2）傳感元件: 前置器是一個能屏蔽外界干擾信號的金屬盒子，測量電路完全裝在前置器中，并用環氧樹脂灌封。

（3）測量電路：本電路擬采用變頻調幅式測量電路。

三、電渦流傳感器的基本原理

3·

1、電渦流效應和傳感器等效電路

電渦流式傳感器是利用電渦流效應，將位移、溫度等非電量轉化為阻抗的變化（或電感的變化，或Q值的變化）從而進行非電量電測的。

根據法拉第電磁感應定律，當傳感器探頭線圈通以正弦交變電流i1時，線圈周圍空間必然產生正弦交變磁場H1，它使置于此磁場中的被測金屬導體表面產生感應電流，即電渦流，如圖2-2中所示。與此同時，電渦流i2又產生新的交變磁場H2；H2與H1方向相反，并力圖削弱H1，從而導致探頭線圈的等效電阻相應地發生變化。其變化程度取決于被測金屬導體的電阻率ρ，磁導率μ，線圈與金屬導體的距離x，以及線圈激勵電流的頻率f等參數。如果只改變上述參數中的一個，而其余參數保持不變，則阻抗Z就成為這個變化參數的單值函數，從而確定該參數的大小。

電渦流傳感器的工作原理，如圖2-2所示：

為了便于分析，把被測金屬導體上形成的電渦流等效成一個短路環中的電流，這樣就可以得到如圖2-3所示的等效電路。

圖中R1，L1為傳感器探頭線圈的電阻和電感，短路環可以認為是一匝短路線圈，其中R2，L2為被測導體的電阻和電感。探頭線圈和導體之間存在一個互感M，它隨線圈與導體間距離的減小而增大。U1為激勵電壓，根據基爾霍夫電壓平衡方程式，上圖等效電路的平衡方程式如下：

經求解方程組，可得I1和I2表達式：

由此可得傳感器線圈的等效阻抗為:

從而得到探頭線圈等效電阻和電感。

通過式（2-4）的方程式可見：渦流的影響使得線圈阻抗的實部等效電阻增加，而虛部等效電感減小，從而使線圈阻抗發生了變化，這種變化稱為反射阻抗作用。所以電渦流傳感器的工作原理，實質上是由于受到交變磁場影響的導體中產生的電渦流起到調節線圈原來阻抗的作用。

因此，通過上述方程組的推導，可將探頭線圈的等效阻抗Z表示成如下一個簡單的函數關系：

其中，x為檢測距離；μ為被測體磁導率；ρ為被測體電阻率；f為線圈中激勵電流頻率。所以，當改變該函數中某一個量，而固定其他量時，就可以通過測量等效阻抗Z的變化來確定該參數的變化。在目前的測量電路中，有通過測量ΔL或ΔZ等來測量x ,ρ,μ,f的變化的電路。

3·2電渦流形成的范圍

見資料

四、傳感器的結構形式

電渦流傳感器結構很簡單，主要是由一個固定在框架上的扁平線圈組成。線圈是用多股其保險或銀絲繞制而成，一般放在傳感器的端部，線圈可繞在框架的槽內，也可用粘接劑粘在端部，下圖為CEF1型渦流傳感器。

CEF1型框架用聚四氟乙烯制成，線圈繞在框架的槽內，其性能見下表。表略

根據設計參數要求，CEF1-1000型傳感器。

圖3 渦流傳感器

五、測量電路及分析

5-1測量電路

測量電路的任務就是把位移x的變化變換為電壓或頻率的變化。可以用三種類型的測量電路：電橋電路，諧振電路，正反饋電路。目前所用的諧振電路有三種類型：定頻調幅式、變頻調幅式與調頻式。

本次設計擬采用變頻調幅式（調頻調幅式）測量電路。

變頻調幅式測量電路

該電路的核心是一個電容三點式振蕩器，傳感器線圈是震蕩回路的一個電感元件。這種電路的測量原理是：當無被測導體時，回路諧振于f0，此時Q值最高，所以對應的輸出電壓U0最大。當非軟磁材料制成的被測導體靠近傳感器時，諧振峰右移，諧振頻率增高為f1，諧振曲線由于Q值降低，而顯得“矮胖”。所以這時對應的輸出電壓U1將降低。當被測導體進一步靠近傳感器線圈時，諧振頻率增高為f2，輸出電壓降為U2···。

當被測導體是軟磁材料時，則隨被測導體靠近線圈，諧振頻率降低為f1，f2···，輸出電壓也由U0依次降為U1，U2···。這時得到的一組諧振曲線如圖所示。

5-2電路各單元分解

這個測量電路由三部分組成，即

（1）電容三點式振蕩器（西勒振蕩器）其作用是將位移變化引起的振蕩回路的Q值變化轉化成高頻載波信號的幅值變化。為使電路具有較高的效率而自行起振，電路采用自給偏壓的辦法。適當選擇振蕩管的分壓電阻的比值，可使電路靜態工作點處于甲乙類。

從變頻調幅式測量電路圖可分析出線圈震蕩電流由其中的西勒振蕩電路提供。下圖為西勒振蕩電路。

西勒震蕩電路圖 圖2

西勒振蕩器是一種改進型的電容反饋振蕩器，它是克拉波電路的改進電路。這種電路頻率穩定性高。因為可通過C4改變振蕩頻率，且接入系數不受C4影響，所以在整個波段中振蕩

振幅比較平穩。真兩點使西勒電路的頻率能在比較寬的范圍內調節。西勒振蕩電路的頻率為

f?1/2?LC?。

'C1'C2C3C??''?C4''''C?C?CCCC?CC?CC10；2?C2?Ci 122331式中。其中，1當C3??C1及C3??C2時，振蕩頻率為

f0?12?L(C3?C4)，與受輸入輸出電容（包括閑散電容）影響的C1與 C2無關，因此提高了振蕩頻率的穩定性。

西勒振蕩電路的振蕩頻率可以通過改變C4來調整。因覆蓋系數大，易調整，頻率穩定度高，實際應用較多。

C3比克拉波電路取值大！故頻率

西勒振蕩等效電路圖 圖3

上圖為在實際應用中的西勒電路改進型，在實際應用中可用可調電感，而可調電容換成固定電容。在大多數電視機中大多采用西勒振蕩電路。此時的振蕩頻率為

f?1/2?LC?。

（2）檢波器 檢波器由檢波二極管和派形濾波器組成，采用派形濾波器可適應電流變化較大，而又要求波紋很小的情況，可獲得平滑的波形。檢波器的作用是將高頻載波中的測量信息不失真的取出。

LC濾波器在二極管之后如圖所示，LC濾波電路

由于二極管有單向導通性，因此有部分正弦波經由二極管，而形成半波正弦波。在通過下部LC低通濾波器濾去交流分量。從而輸出直流分量

（3）射極跟隨器 由于射隨器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低，并有良好的跟隨特性等優點，所以用來作為輸出極以獲得盡可能大的不失真輸出幅度。

六

第五篇：傳感器課程設計題目1

一、設計任務書：

單獨提供一個文檔

注意避免多人選一個題目，如果多人選一個題目時，主電路圖部分不可相同，說明書主體內容不可相同，一定要有明確的分工。

二、初擬題目（可自擬題目，每個題目請大家再完善要求）：

1.應變式容器內液體重量傳感器的設計

內容要求:

設計液體重量傳感器的結構（CAD繪制）及測量電路（PROTEL繪制）等

有必要的相關計算說明、精度分析等

（傳感器與檢測技術 徐科軍）

2.應變式加速度傳感器的設計

內容要求:

設計加速度傳感器的結構（CAD繪制）及測量電路（PROTEL繪制）等

各種精度指標、測量電路（PROTEL繪制）等

3.應變式容器內液體重量傳感器的設計

內容要求:

設計液體重量傳感器的結構（CAD繪制）及測量電路（PROTEL繪制）等

有必要的相關計算說明、精度分析等

（傳感器與檢測技術 徐科軍）

4.應變式稱重傳感器的設計

內容要求:

量程0-1kg，設計稱重傳感器的結構（CAD繪制）

稱重傳感器的各種精度指標測、試測量電路（PROTEL繪制）等

應用所設計的稱重傳感器設計一個電子稱

5.螺管式差動變壓器的設計

內容要求:

給出螺管式差動變壓器的結構圖

完善理論分析與電路設計，要求給出詳細的計算過程

盡量消除差動變壓器的各種誤差

6.電容式液位計的設計

內容要求:

要求量程0.5-15m

側重于理論分析與電路設計，要求給出詳細的計算過程

分析所設計的傳感器各種性能指標

7.電容式差壓變送器的設計

內容要求:

電容式差壓變送器的結構原理圖

使用二級管環形檢波電路輸出電流信號，給出電路圖

分析所設計的傳感器各種性能指標

8.接近開關的設計

內容要求:

設計電容、電感或霍爾式（三者任選其一）接近開關

繪制工作原理圖及電路設計圖，完成相關的理論計算

（傳感器及應用，王煜東）

9.電渦流位移傳感器的設計

內容要求:

設計電渦流傳感器探頭，繪制探頭結構圖（CAD繪制）

設計電渦流傳感器的諧振電路、調頻式測量電路（PROTEL繪制）等

有必要的相關計算說明、精度分析等

10.壓電式加速度傳感器的設計

內容要求:

利用壓電片設計一個加速度傳感器，繪制結構圖（CAD繪制）

設計壓電式傳感器的測量電路（PROTEL繪制）等

有必要的相關計算說明、精度分析等

11.壓電式壓力傳感器的設計

內容要求:

利用壓電片設計一個測壓傳感器，繪制結構圖（CAD繪制）

設計壓電式傳感器的測量電路（PROTEL繪制）等

有必要的相關計算說明、精度分析等

12.熱電偶溫度傳感器的設計

內容要求:

設計測量溫度范圍為-100~500℃ 的熱電偶傳感器

選用合適的熱電偶材料，設計測溫電路，冷端補償電路，解決誤差等問題

有熱電偶的結構圖（CAD繪制）、電路圖（PROTEL繪制）、選型與必要的相關計算說明、精度分析等

（參考資料：教材與傳感器的理論與設計基礎及其應用）

13.光纖溫度傳感器的設計

內容要求:

設計半導體吸收式光纖測溫式傳感器

光學系統設計：發光二極管、光電二極管、光纖等設計或選型

相關電路設計

14.光纖位移檢測系統的設計

內容要求:

設計反射式傳光型光纖位移檢測系統

光學元件選型及光路設計

光電測試系統選型或設計

光路圖電路圖及相關的分析計算說明，特性參數等

15.光柵位移傳感器的設計

內容要求:

光柵位移傳感的測量原理及光路圖，給出變相電路的原理圖

采用細分技術提高分辨力

16.光纖式壓力、溫度復合傳感器的設計

內容要求:

給出傳感器的設計結構圖

側重于理論分析與電路設計，要求給出詳細的計算過程

分析所設計的傳感器各種性能指標

17.汽車踏板力傳感器的設計

內容要求:

汽車踏板力傳感器的探頭結構

要求給出信號檢測電路

分析所設計的傳感器測力原理

18.磁電式汽車輪速傳感器的設計

內容要求:

輪速傳感器的結構圖

要求給出信號處理電路

分析所設計的傳感器測試原理

19.電容式燃油性質傳感器的設計

內容要求:

設計傳感器電極的結構，包括電感與感應電動勢的測量原理 傳感器控制電路和信號分析

20.光學式燃油性質傳感器的設計

內容要求:

給出傳感器的構成方案與結構原理圖

傳感器控制電路框圖

對其基本性能、耐久性等進行分析

（傳感器設計與應用實例 劉少強）

21.洗衣機的位移傳感器的設計

內容要求:

傳感器的設計和測量原理，包括電感與感應電動勢的測量原理 傳感器控制電路和信號分析

22.恒定光源混濁度傳感器的設計

內容要求:

給出傳感器的結構原理圖

建立混濁度對應關系

選擇混濁度標準物

傳感器控制電路與調試

23.同時測量位移和角度的電容式傳感器的設計

內容要求:

設計同時測量位移和角度的電容式傳感器的結構（CAD繪制）對其進行特性分析并給出脈寬調制

給出消除誤差的方法等

（傳感器設計與應用實例 劉少強）

24.電容式膨脹尺寸傳感器的設計

內容要求:

設計電容式膨脹尺寸傳感器的結構（CAD繪制）

給出電壓轉換電路、提高轉換精度的方法及調試步驟等