电感式位移传感器设计：从互感原理到电路实现

"这篇文档是关于武汉理工大学感测技术课程设计的一个项目，主要探讨了两种互感式位移检测的设计方案——基于单片机的互感式位移检测和差动变压电路位移检测。互感式传感器利用电磁感应原理转换非电量，尤其适用于位移、振动等物理量的测量。在设计方案一中，通过单片机处理信号，经过调理电路、相敏解调、滤波、放大和A/D转换后显示。方案二则更侧重于硬件电路，采用差动变压器电路，经过整流滤波和小信号放大后再进行A/D转换和显示。" 在这篇感测技术课程设计中，学生关注的核心知识点包括： 1. **互感式传感器**：这是一种基于电磁感应原理的传感器，通过改变线圈的互感来转换非电量，如位移，为电信号。互感型传感器又称为差动变压器式传感器，常用于测量位移、振动、压力等。 2. **位移检测电路**：设计中提到了两种不同的位移检测方案。方案一依赖于单片机，通过调理电路获取一次绕组的电压，然后进行相敏解调、滤波、放大和A/D转换，最终由单片机处理并显示。方案二则采用差动变压器电路，直接对信号进行整流滤波和放大后进行模数转换。 3. **信号调理电路**：包括整流滤波电路和小信号放大电路，前者用于将交流信号转换为直流信号并过滤掉高频噪声，后者用于增强微弱的信号以便后续处理。 4. **AD模数转换电路**：在两种方案中，都需要将模拟信号转化为数字信号，以便单片机或其他数字设备处理。A/D转换器的选择和使用是系统精度和响应速度的关键因素。 5. **单片机控制**：在方案一中，单片机扮演了重要角色，负责控制数据转换和显示，同时也需要处理复杂的时序和逻辑关系。 6. **电路仿真与调试**：设计完成后，通过电路仿真可以预估其性能，实际调试则用于检验设计是否符合预期，解决可能出现的问题。 7. **方案选择与评价**：文中对比了两种方案的优缺点。方案一虽然功能全面，但对系统资源和程序设计的要求较高；而方案二则设计相对简单，实现较为直接。 8. **传感器的小型化与弱电化趋势**：随着技术进步，传感器正朝着小型化和弱电化的方向发展，以适应更多应用场景。 9. **差动变压器电路**：方案二采用的差动变压器电路能够消除零点残留电压，提高测量的准确性。 通过这个课程设计，学生不仅可以深入理解互感式传感器的工作原理，还能实践电路设计、信号处理以及单片机应用等多方面技能。