Fe-Ga材料磁致伸缩液位传感器的实验研究

摘要

随着材料科学的不断进步以及控制技术的快速发展，磁致伸缩液位传感器在工业测量中得到了广泛应用。
　　检测信号是磁致伸缩液位传感器测量的关键，对传感器的测量精度有一定的影响。为此本文以Fe-Ga作为波导丝材料，根据磁致伸缩逆效应，从波导丝扭转强度及检测线圈两个方面进行分析，得出了影响磁致伸缩液位传感器检测信号的主要因素。
　　本文搭建了实验平台，该实验平台主要由电源、脉冲驱动电路、波导丝、检测线圈、不锈钢套管、阻尼装置等部分组成。基于该实验平台进行了实验测试，研究了脉冲电压、浮子以及波导丝等因素对传感器检测信号的影响，为传感器硬件、软件设计提供数据参考。根据以上分析，对传感器对各部分进行了优化。电源部分采用了效率更高且符合安全要求的开关电源芯片LM2576，信号处理部分采用了差分放大比较的电路形式，控制部分选用性价比更高的ATmega16作为控制芯片，选择高精度时间测量芯片TDC-GP2作为计时芯片，选择DS18B20作为温度测量芯片和LCD1602作为显示部分，采用与硬件相结合的FIR软件滤波方法对信号进行处理。对优化的传感器进行了测试及标定，对标定结果进行了简单分析。
　　本文为国内高性能磁致伸缩液位传感器的研制提供参考，为Fe-Ga材料磁致伸缩液位传感器的应用奠定实践基础。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 磁致伸缩液位传感器的研究目的意义

1.3 本文的主要内容

第二章 磁致伸缩液位传感器的基本原理

2.1 磁致伸缩液位传感器的工作原理

2.2 磁致伸缩液位传感器波导丝材料的选取

2.3 磁致伸缩液位传感器波导丝材料理论基础

2.4 本章小结

第三章 磁致伸缩液位传感器检测信号的实验研究

3.1 检测信号影响因素理论分析

3.2 检测信号影响因素实验分析

3.3 本章小结

第四章 磁致伸缩液位传感器系统优化

4.1 电源系统的优化设计

4.2 信号放大比较处理电路

4.3 计时模块的选型

4.4 控制系统的优化设计

4.5 检测线圈的优化

4.6 本章小结

第五章 系统工作流程设计

5.1 主程序执行框图的设计

5.2 子程序设计

5.3 信号处理部分软件滤波

5.4 传感器系统的标定与误差分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢