基于汽车活塞检测的应变片式微位移传感器系统研究

论文摘要

随着科学技术的迅猛发展,汽车需求量的日益增加,对汽车质量、性能和生产率的要求也在不断地提高。而汽车发动机活塞的质量直接关系到汽车的热效率、机械效率、能源消耗和运行可靠性。因此,活塞产品的出厂检测尤为重要。本课题研究的就是汽车活塞检测装置中的微位移传感器,其中最关键的测量技术采用的是应变片。通过查阅大量资料,对其性能进行了全面的剖析,设计制作了适应于汽车活塞检测的应变片式微位移传感器。通过大量的理论计算和实验研究,确立了传感器的结构、应变片的形式和型号,最终找出了比较合理的结构。并且应用INA128制作了信号放大电路并进行了电压调整,最后使用MAX197电压转换芯片对放大后的电压信号进行A/D转换,将转换后的数据传递给单片机进行处理。由于该传感器的工作环境比较恶劣,因此对所设计制作的传感器及其检测系统进行了干扰性、稳定性、重复性等方面的实验研究。实验结果表明:该传感器具有抗干扰性强、稳定性好、精度高和分辨率高且造价低廉等优点,完全能够满足汽车活塞检测的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题提出背景及意义
• 1.2 国内外的发展状况
• 1.3 课题的主要研究内容
• 1.4 课题的来源
• 第2章 基于位移传感器的活塞检测方法研究
• 2.1 活塞检测装置原理
• 2.2 活塞检测装置中的位移传感器
• 2.3 传感器设计要求
• 2.4 传感器最终达到的目标
• 第3章 应变片理论基础
• 3.1 应变片分类
• 3.2 应变片中单根电阻丝应变效应理论研究
• 3.3 应变片灵敏度系数K 的理论计算
• 3.4 电阻片的工作特性
• 3.4.1 机械应变极限
• 3.4.2 线性
• 3.4.3 零点漂移
• 3.4.4 蠕变和松弛
• 3.4.5 机械滞后
• 3.4.6 频率响应
• 3.4.7 疲劳寿命
• 3.5 应变片位移传感器的应用启示
• 第4章 应变片式微位移传感器的结构和放大电路的设计
• 4.1 弹簧片形状设计
• 4.1.1 应变片粘贴位置选择
• 4.1.2 弹簧片的厚度及形状设计
• 4.1.3 传感器触头的选择
• 4.2 直流电桥
• 4.2.1 直流电桥的工作原理
• 4.2.2 利用全桥进行温度效应的补偿
• 4.3 应变片的粘贴
• 4.4 应变片及个数选择
• 4.5 传感器测量放大电路设计
• 4.5.1 测量放大器的放大原理
• 4.5.2 仪器放大器
• 第5章 数据采集及单片机系统设计
• 5.1 应用MAX197 对数据进行A/D 转换
• 5.1.1 MAX197 结构特点
• 5.1.2 MAX197 的引脚功能
• 5.1.3 MAX197 的控制字
• 5.1.4 MAX197 与单片机组成的信号采集电路及程序
• 5.2 应用单片机对数据进行处理
• 5.3 传感器硬件部分
• 第6章 实验结果分析与研究
• 6.1 传感器动态特性及抗干扰性能测试
• 6.2 传感器线性及滞后实验分析
• 6.3 传感器分辨率实验
• 6.4 传感器重复性及稳定性实验
• 6.5 传感器与千分尺比较实验
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要