基于PSD与光杠杆自平衡精密电子分析天平的设计

发布时间：2023-12-04 20:47

　　电子分析天平是一种具有高性能的精密计量仪器,它将传感器技术、模拟与数字电子技术、电磁学、材料学、精密机械与制造、智能信息处理等多学科融于一体,广泛用于国防、质量控制、医药、实验室等领域。其核心部件是电磁力传感器,由横梁组件、位移传感器、磁缸结构组成。位移传感器是对横梁组件所产生的位移进行检测,它的精度对电子分析天平的精度起到决定性作用,并要求其结构简单、稳定性好、抗干扰能力强。因此提高电子分析天平性能的关键是在一定质量下使横梁产生大的位移并对该位移量进行高精度检测,据此我们设计了一种基于PSD(位置敏感器件)、光杠杆与横梁组件构成的位移传感器,并与电磁力传感器构成闭环系统,它可使传统的电子分析天平的位移量得以进一步放大。论文对电子分析天平的相关背景,研究现状及微位移测量方法的研究现状进行简要说明,阐述了电子分析天平中的关键部分--位置检测机构(即位移传感器),指出本课题的研究意义及关键技术。通过对电子分析天平的结构、种类、原理及几种常见的位移传感器进行研究,提出基于PSD与光杠杠自平衡精密电子分析天平的总体设计思路并推导出系统数学模型。论文采用光杠杆将电子分析天平中横梁组件的微位移量进...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状综述
        1.2.1 电子分析天平的研究现状
        1.2.2 微位移测量方法的研究现状
    1.3 论文研究主要内容、技术路线和章节安排
第二章 电子分析天平的研究与设计
    2.1 电子分析天平的工作原理
        2.1.1 电子分析天平的总体构成
        2.1.2 电子分析天平的分类及工作原理
    2.2 电子分析天平中位置检测机构的研究
    2.3 基于PSD与光杠杠自平衡精密电子分析天平的设计
        2.3.1 总体设计思路
        2.3.2 系统的数学模型
    2.4 本章小结
第三章 PSD与光杠杠位移传感器的设计
    3.1 PSD的测量原理及影响因素分析
        3.1.1 PSD的测量原理
        3.1.2 影响PSD测量精度的因素
    3.2 光杠杆法的优化设计
        3.2.1 光杠杆法概述
        3.2.2 光杠杆的优化设计
        3.2.3 横梁弯曲变形特性分析
    3.3 光学系统的设计
        3.3.1 透镜对激光光束的变换特性分析
        3.3.2 总体设计
    3.4 本章小结
第四章 电子分析天平系统的构建
    4.1 系统硬件电路构建的总体思路
    4.2 PSD器件的处理电路设计
        4.2.1 PSD的特性参数分析
        4.2.2 PSD器件的处理电路设计
    4.3 信号处理的硬件电路系统设计
        4.3.1 PID运算电路
        4.3.2 功率驱动电路
        4.3.3 滤波电路
        4.3.4 温度传感器模块
        4.3.5 A/D转换模块
        4.3.6 单片机、LCD显示及按键系统
    4.4 系统软件构建
    4.5 本章小结
第五章 试验验证与分析
    5.1 样机搭建
    5.2 样机的验证及结果分析
        5.2.1 样机系统数学模型的验证
        5.2.2 样机的静态特性
        5.2.3 样机的稳定性试验及结果分析
        5.2.4 背景光对样机的影响试验及结果分析
    5.3 误差分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文主要工作
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参与科研项目及发表论文



本文编号：3870683