，如果在里面放置个电感线圈，电磁感应会使线圈中产生交变的电流。在导线位置和导线中电流既定的条件下，线圈中感应电流或者电压是空间位置的函数。因此，电感线圈就可以作为传感器。检测装置经组电感式传感器感应的交变电流大小来确定导线偏移方向和偏移距离量以及偏移大小，当导线与检测装置平行且处于检测装置的中间位置时，两线圈的感应电流相等，导线无偏移检测装置。当导线处于检测装置左边时，检测装置左边的电感的感应电动势减掉右边的电感的感应电动势大于若导线处于检测装置右边时，检测装置左边的电感的感应电动势减掉右边的电感的感应电动势小于下线圈的电感量则增加。交流阻抗相应地变化，电桥失去平衡从而输出了个幅值与位移成正比，频率与振荡器频率相同，相位与位移方向相对应的调制信号。此信号经放大，由相敏检波器鉴出极性，得到个与衔铁位移相对应的直流电压信号，经转换器输入到单片机，经过数据处理进行显示。电感式传感器测位移时，由于线圈中的电流不为零，因而衔铁始终承受电磁吸力，会引起附加误差，而且非线性误差较大另外，外界的干扰如电源电压频率的变化，温度的变化也会使输出产生误差。所以在实际工作中常采用差动形式，这样既可以提高传感器的灵敏度，又可以减小测量误差。两个完全相同的单个线圈的电感式传感器共用个活动衔铁就构成了差动式电感传感器。采用差动式结构除了可以改善线性提高灵敏度外，对外界影响，如温度的变化电源频率的变化等也基本上可以相互抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而减小了测量误差。零点残余电压也是反映差动变压器式传感器性能的重要指标。理想情况是在零点时，两个次级线圈感应电压大小相等方向相反，差动输出电压为零实际情况是两组次级线圈的不对称铁心的曲线的非线性，以及激励电源存在的高次谐波等因素引起零点处≠知。其数值约为零点几毫伏，有时甚至可达几十毫伏，并且无论怎样调节衔铁的位置均无法消除。零点残余电压的存在，使传感器的灵敏度降低，分辨率变差和测量误差增大。克服办法主要是提高次级两绕组的对称性包括结构和匝数等，另外输出端用相敏检测和采用电路补偿方法，可以减小零点残余电压影响。整体的方框图与工作原理电感式位移传感器元件由静止的螺管线圈和可在线圈上移动的衔铁测头组成,它依据电磁感应原理工作当线圈由高频电源驱动时,其两路引出端将输出两个感应电势,这些信号经信号检出电路综合后,形成在幅值及相位上随测头位置而变的电压信号,代表了位移量的大小和方向此信号再经放大滤波及整形等初步调理后，由转换器转换为对应的数字量送入微控制器。微控制器对它进行信号处理存储以及显示，获得较高精度的测量结果，然后按系统组成态设定的输出方式，以要求的信号形式将测量结果输出。系统的整体方框图如图所示。测头信号变压器电桥正弦波发生器相敏检波带通放大转换显示器单片机图系统的整体方框图各个单元电路的设计单片机简介目前，单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。是公司生产的种单片机，在小块芯片上集成了个微型计算机的各个组成部分。每个单片机包括个位的微型处理器个的片内数据存储器片内程序存储器四个位并行的接口，每个接口既可以输入，也可以输出两个定时器记数器五个中断源的中断控制系统个全双工的串行口片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是。以上各个部分通过内部总线相连接。下面简单介绍下其各个部分的功能。中央处理器是单片微型计算机的指挥执行中心，由它读人用户程序，并逐条执行指令，它是由位算术逻辑运算部件简称定时控制部件，若干寄存器以及位程序计数器和数据指针寄存器等主要部件组成。算术逻辑单元的硬件结构与典型微型机相似。它具有对位信息进行四则运算和逻辑与或异或取反清等运算，并具有判跳转移数据传送等功能，此外还提供存放中间结果及常用数据寄存器。控制器部件是由指令寄存器程序计数器定时与控制电路等组成的。指令寄存器中存放指令代码。枷执行指令时，从程序存储器中取来经译码器译码后，根据不同指令由定时与控制电路发出相应的控制信号，送到存储器运算器或接口电路，完成指令功能。程序计数器程序计数器用来存放下条将要执行的指令，共位可对以字节的程序存储器直接寻址指令执行结束后，计数器自动增加，指向下条要执行的指令地址。功能，总的来说是以不同的方式，执行各种器的输出特性曲线如图八所示图中分别为两个二次绕组的输出感应电动势，为差动输出电动势表示衔铁偏离中心位置的距离。其中的实线表示理想的输出特性，而虚线部分表示实际的输出特性。为零点残余电动势，这是由于差动变压器制作上的不对称以及铁心位置等因素所赞成的。为了减小零点残余电动势可采取以下方法尽可能保证传感器几何尺寸线圈电气参数和磁路的对称。磁性材料要经过处理，消除内部的残余应力，使其性能均匀稳定。选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路。既可判别衔铁移动方向双可改善输出特性，减小零点残余电动势。图减小零点电路图差动变压器输出特性采用补偿线路减小零点残余电动势。在差动变压器二次侧串并联适当数值的电阻电容元件，当调整这些元件时，可使零点残余电动势减小。交流放大电路在许多需要转换和数字采集的单片机系统中，很多情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过个模拟放大器对其进行定倍数的放大，才能满足转换器对输入信号电平的要求，这种情况下，就必须选择种符合要求的放大器。仪表器的选型很多，我们这里介绍种用途非常广泛的仪表放大器，其实就是典型的差动放大器。它只需三个廉价的普通运算放大器和几只电阻器，即可构成性能优越的仪表用放大器。交流放大电路的误差主要由于集成运放的输入偏置电流失调电流和失调电压以及温漂等参数不为零，电阻器阻值随温度的变化，外部电网电压温度和负载电流的选择运放和电阻器，合理地进行布线和安装元器件，对运放仔细调零等。图放大电路相敏检波电路在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以定特征，这就是调制的主要功用。在将测量信号调制，并将它和噪声分离，再经放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这过程称为解调。通过调制，对测量信号赋以定的特征，使已调信号的频带在以载波信号频率为中心的很窄的范围内，而噪声含有各种频率，即近乎于白噪声。这时可以利用选频放大器滤波器等，只让以载波频率为中心的个很窄的频带内的信号通过，就可以有效地抑制噪声。采用载波频率作为参考信号进行比较，也可抑制远离参考频率的各种噪声。图是个采用了带相敏整流的交流电桥。差动电感式传感器的两个线圈作为交流电桥相邻的两个工作臂，指示仪表是中心为零刻度的直流电压表或数字电压表。图带相敏整流的交流电桥设差动电感传感器的线圈阻抗分别为和。当衔铁处于中间位置时电桥处于平衡状态，点电位等于点地位，电表指示为零。当衔铁上移，上部线圈阻抗增大则下部线圈阻抗减少，。如果输入交流电压为正半周，则点电位为正，点电位为负，二极管导通，截止。在支路中，点电位由于增大而比平衡时的点电位降低而在支中中，点电位由于的降低而比平衡时点的电位增高，所以点电位高于点电位，直流电压表正向偏转。如果输入交流电压为负半周，点电位为负，点电位为正，二极管导通，截止，则在支中中，点电位由于减少而比平衡时降低平衡时，输入电压若为负半周，即点电位为正，点电位为负，点相对于点为负电位，减少时，点电位更负而在支路中，点电位由于的增加而比平衡时的电位增高，所以仍然是点电位高于点电位，电压表正向偏转。同样可以得出结果当衔铁下移时，电压表总是反向偏转，输出为负。可见采用带相敏整流的交流电桥，输出信号既能反映位移大小又能反映位移的方向。转换及显示电路在测量出信号之后送入单片机时要经过转换。转换器是测控系统中将模拟信号转换成数字信号的重要器件。转换的技术主要有计数式转换逐次逼近型转换双积分式转换并行串并行转换及变换等。在这些转换中，主要区别是速度精度和价格。转换器的主要技术指标有分辨率量程精度转换时间。分辨率它是表示转换器对微小输入量变化的敏感程度，通常用转换器输出数字量的位数来表示，目前常用芯片有位位位位等。转换时间是指从发出启动转换命令到转换结束获得整个数字信号为止所需的时间间隔。我们常用的集成芯片有，它具有路模拟量输入，可在程序控制下对任意通道进行转换。本设计只有路信号输入，因此地址直接接地图引脚图外部引脚示于图，其引脚功能为路模拟量输入端，在多路开关控制下，任时刻只能有路模拟量实现转换。多路开关地址选择输入端，当取值时与转换对应的通道为。地址锁存输入线，该信号的上升沿可将地址选择信号锁入地址寄存器。启动转换输入线，其上升沿用以清除内部寄存器，其下降沿用以启动内部控制逻辑，开始转换工作。转换完毕输出线，其上出现高电平时表示转换结束。为位数据输出端，可直接接入微型机的数据总路线。允许输出控制端，高电平有效。低电平时，数据输出端为高阻态高电平时，将转换后幕的位数据送出。转换定时脉冲输入端。它的频率决定了转换器的转换速度。使用频率小于等于，对应转换速度大于等于。,和是内部转换器的参考电压输入线。为，为地。下图为与单片机的接口电路与单片机的接口比较简单，图为与的典型接口电路。图中虚线为查询连接方式，当系统主频为时，为，则应将其经过分频后与的连接。图与接口电路的启动控制线和转换结束状态线分别接和，采用位控方式工作。当系统主频为时，的频率为，则需经过二分频变为才能向提供信号。上电后单片机将采集的电压经转换处理后送显示电路。如图所示。图显示电路软件部分的设计本系统设计的程序流程图图程序流程图单片机的语言程序清单,的和信号控制的控制线延时主函数初始化数据采集清除内部寄存器开始转换表示转换完毕，需存储显示输出参考文献康华光电子技术基础北京高教出版社,胡寿松自动控制原理北京科学出版社，郁有文传感器原理及工程应用西安西安电子科技大学出版社,戚新波,范峥,陈学广高精度电感测微仪电路的