《传感器原理及应用技术》课程设计：检测传感系统设计.doc

玻璃管内外直径检测传感器系统设计 《传感器原理及应用技术》课程设计任务书 一、要求 能够独立进行系统方案设计及论证，设计合理的接口电路，检测电路，光学系统，以及合理选择光学元器件、电子元件等，设计接口程序与控制检测算法原程序，并进行有关精度分析与讨论。 二、总任务 针对总要求，进行原理及方案论证、系统设计、接口电路设计或必要的接口电路搭接调试、借口程序设计、精度分析等工作。 三、设计题目 玻璃管内外直径检测传感器系统设计 四、设计内容 玻璃管内外直径分别为?15、?20左右，要求检测精度达到0.003mm. 2） 用CCD设计检测模块，包括选型和接口电路设计 3） 讨论分析所设计系统的精度等 五、设计进度 1.布置任务及调研 1天 2.总体方案设计 2.天 3.理论建模与分析计算 2天 4.机械装置（或者光学系统）设计 2天 5.信号调理电路设计与绘制 2天 6.整理设计说明书、图纸及相关技术资料 1天 六、设计说明书包括的主要内容 1．目录 2．设计题目 3．设计任务 4．工作原理 5．总体方案设计及论证 6．软硬件电路设计 7．体统调试及精度分析 目 录 一 总体方案设计 系统方块图 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4 2）总电路图 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5 二 光路系统设计 光路系统方框图 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5 2）激光光束直径的计算 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6 三 电路部分设计 TCD1208AP的结构及电路 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6 巴特沃斯低通滤波器设计 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1 　　　　 微分电路设计　、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 　　　 绝对值电路设计　、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 　　　 二值化电路设计　、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 　　　 接口电路设计　、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11 四 计算玻璃管壁厚和外直径的原理和方法 、、、、、、、、、、、、、、、、、、12 五 误差分析 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、13 六 电路调试 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、14 七 程序设计 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、15 八 心 得 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、16 九 参考文献 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、17 总体方案设计 1）系统方框图 二值 测量系统的结构和组成： 测量系统由光源及光学系统、CCD测量系统、微机及接口电路三个部分组成。光源采用氦-氖激光器，光学系统通过将激光束聚焦、针孔滤波与准直，使激光束直径符合系统要求。 CCD测量系统由光电传感器CCD及驱动电路、视频信号预处理电路、二值化电路、信号处理电路等组成。 CCD驱动电路提供CCD光电传感器正常工作所需的各种信号。CCD光电传感器输出的视频信号经预放大电路和二值化电路，得到与外壁厚有关的电脉冲信号，在经过信号处理电路，产生与空间区域的光学信号c和e相应的电信号。 2）总电路图 二、光路系统设计 光学系统结构图 图一 光学系统示意图 2）激光最大光束直径的确定 利用激光束反射光束和折射光束的位置来测量玻璃管的外径值和壁厚值，因此，必须将反射光束和折射光束区分开来。如图二所示： 图二 激光束直径与玻璃管壁厚关系示意图 由2d tga1 b/*tgɑ 即b2d*tgɑ * cosɑ，因为d=5mm. ɑ=30度，折射率n=1.5。所以