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摘 要

本论文按任务书的要求完整地研发出了一套基于电涡流传感器的振动测量系统。论文开始介绍了电涡流传感器的研究现状及其意义，给出基本的设计思路，然后考虑影响电涡流传感器振动测量系统的测量精度的因素，设计相关实验进行研究。

本论文选用的是实验室用电涡流传感器实验模块自带的测量电路，其具备高精度，放大信号的优势。因电涡流传感器的输入输出信号之间具有非线性关系，以此利用最小二乘法曲线拟合进行非线性校正,而输入位移与输出电压之间的函数关系由进行的标定实验数据计算。

本论文选用实验室用的电涡流传感器实验装置，将其与实验台相连，通过采集位移变化转换为输出电压信号的变化。通过对存储在单片机存储单元的函数关系对传入数据进行数据处理，最终在LCD上显示相关数据，利用LabVIEW显示监测波形图。本论文设计的振动测量系统的非线性度到达了2.33%。

关键词：振动位移 电涡流传感器 最小二乘法 STM32

The development of vibration measurement system based on eddy current sensor

Abstract

In this paper, a set of vibration measurement system based on eddy current sensor is designed completely according to the requirements of the task book. The paper begins to introduce the current research status and significance of eddy current sensors, and give basic design ideas. Then it considers the factors affecting the measurement accuracy of the eddy current sensor vibration measurement system, and design related experiments to conduct research.

This paper selects the measurement circuit that is included eddy current sensor experimental module in the laboratory, which has the advantages of high precision and amplified signal. Due to the non-linear relationship between the input and output signals of the eddy current sensor, the nonlinear correction is performed by the least squares method curve fitting. And the functional relationship between the input displacement and the output voltage is calculated from the calibration experimental data performed.

In this paper, the laboratory eddy current sensor experimental device is selected, which is connected with the experimental bench and converted into the output voltage signal change by collecting the displacement change. The incoming and outgoing data is processed by function relationship of storage unit and single-chip storage unit, and finally revelant data is displayed on the LCD. It uses LabVIEW to display monitoring waveforms. The nonlinearity of the vibration measurement system designed in this paper has reached 2.33%.

Key Words: vibration displacement; eddy current sensor; least squares method; STM32

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本论文的主要内容及章节安排 2

1.3.1本论文的主要安排 2

1.3.2论‌文‌结‌构‌安‌排 3

第二章 电涡流传感器的介绍 4

2.1引‌言 4

2.2电‌涡‌流‌传‌感‌器的工作原理 4

2.3电‌涡‌流‌传‌感‌器的分类 6

2.3.1高频反射式电涡流传感器 6

2.3.2低频透射式电涡流传感器 6

2.4电涡流传感器的误差分析 7

2.4.1温‌漂对电‌涡‌流‌传‌感‌器的影响 7

2.4.2被测物体对电涡流传感器的影响 7

2.5电涡流传感器实验台介绍 7

2.6本章小结 9

第三章 电涡流传感器的非线性分析与校正 10

3.1引言 10

3.2最小二乘法曲线拟合 10

3.3电‌涡‌流‌传‌感‌器精度的非线性校正 11

3.3.1电‌涡‌流‌传‌感‌器标定实验 11

3.3.2非线性校正结果分析 13

3.4本章小结 14

第四章 硬件系统设计 15

4.1引言 15

4.2电涡流传感器的系统硬件系统结构设计 15

4.3微处理器模块 16

4.4模数转换模块(ADC) 17

4.5LCD显示模块 19

4.6电源及串口通信模块 20

4.7复位电路 21

4.8报警电路 22

4.9硬件系统调试 22

4.10本章小结 23

第五章 软件系统设计 24

5.1引言 24

5.2 Keil MDK介绍 24

5.3 LabVIEW介绍 24

5.4软件系统主程序设计 24

5.5 A/D转换程序设计 25

5.6数据采集处理程序与显示程序设计 26

5.7输出显示程序设计 28

5.8软件系统调试 29

5.9本章小结 29

第六章 总结与展望 30

6.1总结 30

6.2不足与展望 30

参考文献 31

致谢 32

附录 33

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