工程测试课程设计-三维位移传感器设计.doc

工程测试课程设计 说明书 题 目： 三维位移传感器设计 院(系)： 机电工程学院 专业、班级：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 2013 年 7月 12日 目 录 摘要 3 前言 4 第一章 总体方案设计与论证 5 第二章 机械本体设计 6 第三章 电路设计 10 总结 20 致谢 23 参考文献 24 全套图纸，电路图加 摘 要 本文首先简要介绍PSD的特性和检测位移的方法，在此基础上基于PSD的三维位移测量系统设计。在本设计中，是以PSD作为位移传感器的主要部件，采用半导体激光二级管激光测在PSD板感光位移的方法。用放大器、AD转换器进行X、Y方向的信号采集。另外，还添加了STM32F103—32位基于ARM核心的带128K字节闪存的微控制器，就信号进行分析,再通过RS-485接口输出。通过对电路的设计，减少了测量电路及安装PSD板是造成的机械误差，使精度可达到PSD板的精度。本文采用ADS A/D转换器，STM32F103微控制器，RS485接口，LM1117电压调节器，78L051三端稳压电源调整器, 组成系统。该系统的特点是：使用方便 、测量方便、稳定可靠、适用对象广。 关键词： PSD 信号采集 STM32F103 前 言 传感器技术作为信息技术的三大基础之一，是当前各发达国家竞相发展的高技术，是进入21世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力，而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。传感器是信息系统的源头,在某种程度上是决定系统特性和性能指标的关键部件。 传感器是将物理、化学、生物等自然科学和机械、土木、化工等工程技术中的非电信号转换成电信号的换能器。当今社会的发展是信息化社会的发展，在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理，而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统，它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的大脑，把通信系统比喻为传递信息的神经系统，那么传感器就是感知和获取信息的感觉器官。传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 本次课程设计所采用的是二维PSD位移传感器。位置敏感器件（Position Sensitive Detector,简称PSD），是一种对接受光点位置敏感的光电器件。自1957年由Wall Mark提出后，其研究与应用不断发展，八十年代曾有一段研究高潮。由于受光源结构的限制，其应用一段发展缓慢。近年来，由于半导体激光器的迅速发展，使PSD的光源在性能、体积得到很好的改善，促进PSD器件广泛的实用研究，PSD器件响应速度快、位置分辨率高、输出与光强无关，其独特的工作方式，使其在精密检测、三维测量、机器人定位系统等领域获得了广泛应用。 第一章 总体方案设计与论证 第一节 检测原理设计 位移是指物体的某个表面或某点相对于参考表面或参考点位置的变化。位移有线位移和角位移两种。线位移是指物体沿着某一条直线移动的距离；角位移是指物体绕着某一定点旋转的角度。在机械工程中经常要精确测量零部件的位移或位置，并且力、压力、扭矩、速度、加速度、温度、流量等参数也可经转换为位移进行测量。位移测量时，首先要根据不同