基于脉冲激振方式的电涡流位移检测装置研究

摘要

电涡流传感器在工业生产中尤其在航空、核电领域应用广泛。涡流磁场影响测量线圈的等效电感量和品质因,传统的涡流检测方法通过给测量线圈施加一定形式的激励信号,根据响应信号幅度的变化实现目标理量的测量。近年来有学者提出了另一种实现测量的方法——脉冲激振法,就是将脉冲信号作用于谐振电路,使测量电路形成自由振荡,通过测量振荡信号的变化,分析得到测量目标的物理参数,具有一定的研究和实用价值。
　　基于脉冲激振法涡流检测原理,本文设计了位移测量装置。文中首先详细分析了脉冲激振式电涡流传感器的原理和其用于位移测量时激振响应信号的特点。脉冲激振式电涡流传感器具有响应速度快、对外界参数敏感的特性,针对这些特性本文以STM32为核心进行硬件电路和软件程序的设计。在硬件设计部分主要进行检测电路、信号调理电路模块的设计,并简要介绍了电源电路和通讯电路等辅助电路的设计以及在硬件抗干扰上采取的措施。软件设计部分详细分析了信号处理方法,其中重点是线性校正方法、漂移校准算法的设计,并进行了上位机显示界面的设计。最后进行系统测量实验和漂移校准实验,说明装置性能指标并对测量误差进行分析。本文实现了在[0,16mm]范围内0.36％的测量精度,完成了使用脉冲激振法准确、实时测量位移的装置研究工作论文最后对所做工作进行了总结,并对脉冲激振法的进一步研究做了展望。

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1. 绪论

1.1 引言

1.2 电涡流检测技术的发展历史及研究现状

1.3 课题的研究意义

1.4 课题主要研究内容

1.5 本章小结

2. 脉冲激振式电涡流传感器

2.1 电涡流检测的理论基础

2.2 电涡流传感器

2.3本章小结

3. 基于脉冲激振方式的电涡流位移检测装置硬件设计

3.1 系统硬件总体设计

3.2 检测电路设计

3.3 辅助电路设计

3.4硬件抗干扰措施

3.5本章小结

4. 基于脉冲激振方式的电涡流位移检测装置软件设计

4.1 信号特征量的提取

4.2 系统校正算法设计

4.3 通讯软件设计

4.4 软件抗干扰设计

4.5本章小结

5. 实验与结果分析

5.1 实验设计

5.2 位移检测实验及实验结果分析

5.3 信号处理单元校准实验及结果分析

5.4 装置性能指标及实物图

5.5本章小结

6. 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 展望

致谢

参考文献