本文關鍵詞：采用電磁力杠桿機構的力平衡式傳感器

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【摘要】：力傳感器在力學計量領域中具有重要地位,是質量特性參數(shù)(質量、質心、轉動慣量和慣性矩)的基礎。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構的力平衡式傳感器,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,通過對目前常用力平衡式傳感器的工作原理進行分析,提出了本文研究的力平衡式傳感器的工作原理及實現(xiàn)機制,并對傳感器進行了機械結構設計,主要包括單點傳感器和三點傳感器的設計。其次,設計分析了用于產(chǎn)生電磁力的電磁鐵。確定了電磁鐵的結構參數(shù),包括電磁鐵結構形式的確定及線圈的設計。使用有限元軟件ANSYS對電磁鐵進行了仿真,初步得到電磁力與線圈電壓之間的關系曲線,驗證了F-U曲線的非線性。隨后,對電磁鐵的特性進行了分析,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,設計了電磁力控制系統(tǒng)的硬件電路。采用直流斬波電路對電磁力進行控制。通過信號采集電路,利用壓力傳感器、溫度傳感器和霍爾電流傳感器對傳感器進行實時監(jiān)測,使用TMS320F2812的EV模塊產(chǎn)生PWM輸出信號控制直流斬波電路�；谏鲜鲇布O計了控制系統(tǒng)的軟件,包括信號采集模塊和PWM信號產(chǎn)生模塊。最后,建立傳感器實驗臺,進行了傳感器重復性誤差實驗、位置誤差實驗及溫度實驗來驗證傳感器的靜態(tài)特性。此外,對測量誤差的來源進行了分析。
【關鍵詞】：力傳感器 電磁力 線性度 信噪比
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 本文主要研究內容和方法14-16
• 2 傳感器原理及結構設計16-24
• 2.1 力平衡式傳感器測力原理16
• 2.2 單點傳感器設計16-21
• 2.2.1 單點傳感器工作原理16-17
• 2.2.2 傳感器機械結構設計17-21
• 2.3 三點傳感器設計21-22
• 2.4 傳感器特性分析22
• 2.5 本章小結22-24
• 3 電磁鐵設計24-36
• 3.1 電磁鐵設計基礎24-26
• 3.1.1 電磁鐵的結構及工作原理24
• 3.1.2 電磁鐵的分類24-25
• 3.1.3 磁路計算基本定律25-26
• 3.2 直流電磁鐵設計26-32
• 3.2.1 電磁鐵結構形式的確定26-27
• 3.2.2 電磁鐵線圈設計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 分析結果33-35
• 3.4 本章小結35-36
• 4 電磁鐵特性分析及電磁力線性化36-44
• 4.1 氣隙對電磁鐵的影響36-37
• 4.1.1 氣隙對電磁力的影響36
• 4.1.2 氣隙對漏磁的影響36-37
• 4.2 溫度對電磁鐵的影響37-41
• 4.2.1 熱膨脹37
• 4.2.2 溫度對線圈電阻的影響37-38
• 4.2.3 溫度對電磁鐵氣隙的影響38-39
• 4.2.4 溫度對磁極面積的影響39-40
• 4.2.5 溫度對電磁力影響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43-44
• 5 電磁力控制系統(tǒng)設計44-64
• 5.1 系統(tǒng)方案設計44
• 5.2 系統(tǒng)硬件設計44-57
• 5.2.1 信號采集電路設計44-51
• 5.2.2 主電路設計51-54
• 5.2.3 控制電路設計54-57
• 5.3 系統(tǒng)軟件設計57-62
• 5.3.1 開發(fā)環(huán)境57
• 5.3.2 軟件總體設計57
• 5.3.3 信號采集模塊57-60
• 5.3.4 PWM信號產(chǎn)生模塊60-62
• 5.4 本章小結62-64
• 6 傳感器特性實驗64-70
• 6.1 傳感器實驗臺64-65
• 6.2 實驗方法65-66
• 6.2.1 實驗條件65
• 6.2.2 實驗設計65-66
• 6.3 實驗結果分析66-67
• 6.4 實驗誤差分析67-68
• 6.5 本章小結68-70
• 7 總結70-72
• 致謝72-74
• 參考文獻74-78
• 附錄78
• A 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的論文78
• B 作者在攻讀學位期間參與的科研項目78

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3 李軍;劉甫坤;劉太君;劉亮;葉焱;文化鋒;夏銀水;;EAST 4.6 GHz多結波導陣天線電磁特性研究[J];電子與信息學報;2014年05期

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5 滕召勝,童調生,李福彬;電磁力平衡傳感器的溫度影響及其補償[J];傳感器技術;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];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

2 張輝;范寶春;陳志華;;電磁力增升減振機理的實驗研究[A];第九屆全國實驗流體力學學術會議論文集（上冊）[C];2013年

3 謝寶昌;王建輝;俞希遞;;永磁直線同步電動機電磁力研究[A];第十一屆中國小電機技術研討會論文集[C];2006年

4 吳存有;;強磁場在材料科學上的應用研究進展[A];2007中國鋼鐵年會論文集[C];2007年

5 劉會星;周本謀;劉宗凱;單偉;程峰;;翼型繞流的電磁力優(yōu)化控制數(shù)值模擬[A];中國物理學會第十五屆靜電學術年會論文集[C];2009年

6 胡宇達;邱家俊;卿光輝;;汽輪發(fā)電機端部繞組的電磁力計算與振動問題[A];第十屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅰ卷[C];2001年

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1 ;科學家提出用電磁力測定物體準確質量[N];中國高新技術產(chǎn)業(yè)導報;2005年

2 肖英龍;日本連鑄工藝中電磁力應用技術[N];中國冶金報;2006年

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8 劉金鵬;基于Ansoft的電勵磁爪極發(fā)電機磁場分析與徑向電磁力計算[D];西南交通大學;2014年

9 劉鵬;翼型失速的電磁力控制[D];南京理工大學;2007年

10 邵萬里;精密電磁力平衡傳感器設計[D];湖南大學;2012年

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本文編號：791385