磁流体加速度传感器设计(程序+电路图+PCB图+装配图)精品☆

摘  要
加速度传感器作为传感器的重要分支，对研究对象的运动状态有着重要意义。磁流体作为一种新型的纳米功能材料，具有液体的流动性和磁性材料的磁性性质。本文利用磁流体的特性，对实现磁流体加速度传感器进行了理论分析和设计信号输出电路。
(1)研究加速度传感器的力学模型，分析了差动螺管型传感器的结构特点，确定磁流体加速度传感器基本结构；
(2)探讨磁流体的特性，对磁流体悬浮理论进行了分析，包括非磁性体悬浮理论和永磁体悬浮理论，为磁流体加速度传感器提供理论依据；
(3)确定设计方案。方案包括传感器结构和传感器电路。元器件的设计包括外壳的设计，永磁体的选择，线圈的设计还有磁性液体的选择；
(4)设计可靠、稳定的信号输出电路，包括信号的放大电路、整流电路、滤波电路经过仿真软件测试、还有模数转换电路和数据显示电路。
关键词:磁流体 ；加速度 ；传感器 ；外围电路

ABSTRACT
Acceleration sensor as an important branch of the sensor, is very important to study state of motion of the object.Magnetic fluid as a new type of nano-functional materials, with liquid flow and the magnetic properties of magnetic materials. In this paper, use the characteristics of magnetic fluid to achieve magnetic fluid accelerometer sensor on the theoretical analysis and the design signal output circuit.
(1) Researching the mechanical model of the acceleration sensor, Analyze differential screw tubes sensor’s structure characteristics,determine the basic structure of magnetic acceleration sensor.
(2) Researching the characteristics of magnetic fluid, Analyze Suspension Theory, including non-magnetic suspension theory and the theory of permanent magnet suspension，to provide theoretical basis for magnetic acceleration sensor.
(3) Determine the design scheme. Solutions including sensors structure and sensor circuit.. The design of components, including the design of outer covering, the selection of magnet, the design of coil and the choice of magnetic fluid
(4)Design a reliable and stable external signal output circuit，including signal amplifier, rectifier, filter circuit go by the simulation software testing, and analog-digital conversion circuits and data circuits

Keyword: magnetic fluid ;Acceleration ; sensor ; external circuit

传感器的组成和应用要求
传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器一般由敏感元件、转换元件组成[7]。
敏感元件，直接感受被测量并将其转换为与被测量有确定关系的其它量的元件。如膜片和波纹管，可以把被测压力变成位移量。压阻式和谐振式压力传感器、差动变压器式位移传感器其敏感元件和传感器是一体的。
转换元件，是能将其它物理量直接转化为有确定关系的电量的元件。热电偶和热敏电阻直接感受被测量而输出与被测量成确定的关系的电量。也可以不直接感受被测量，而只感受与被测量成确定的关系的其它非电量。例如差动变压器式压力传感器，感受衔铁位移量与被测压力成确定的关系，然后输出电量。

传感器组成
信号调节与转换电路，指能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和录制的有用信号的电路。测量电路的类型视转换元件的不同而定，经常采用的有电桥电路和其它特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲电路、振荡电路等。辅助电源可以供给转换能量。一般对传感器有以下设计要求：
(l)足够的容量，传感器的工作范围或量程足够大，具有一定的过载能力；
(2)与测量或控制系统相匹配性好，转换灵敏度高和线性度好；
(3)反应快，工作可靠性好；
(4)精度适当，且稳定性好，即传感器的静态响应与动态响应的准确度能满足要求，并长期稳定；
(5)适用性和适应性强，即动作能量小，对被测量的状态影响小，内部噪声小而又不易受外界干扰的影响，使用安全等；
(6)使用经济，即成本低、寿命长，且易于使用、维修和校准。

目  录   34000字
第1章 磁性液体加速度传感器的发展    1
第1.1节 国外磁性液体加速度传感器的发展情况    1
第1.2节 国内磁性液体加速度传感器的发展情况    2
第2章 传感器的相关知识    5
第2.1节 传感器的组成和应用要求    5
第2.2节 传感器的特性分析    6
第2.3节 加速度传感器的相关知识    7
第2.4节 加速度传感器的力学模型    9
第2.5节 电感式传感器    12
第2.6节 自感式电感传感器的测量电路    17
第3章 磁流体的知识    20
第3.1节 磁流体的特性    20
第3.2节 磁流体的流体力学特性和磁学特性    21
第3.3节 磁性液体的悬浮理论    23
第3.4节 非磁性液体在磁流体中的悬浮    24
第3.5节 永磁体在磁性液体中的悬浮    26
第3.6 节 设计机理    27
第4章 结构设计    28
第4.1节 加速度传感器结构模型    28
第4.2节 加速度传感器的电路    29
第4.3节 传感器所需元器件的设计    30
(1)传感器的壳体设计    30
(2)永磁体的设计    31
(3)线圈的设计    33
(4)磁性液体的选取    34
第4.4节 误差分析    35
第5章 磁性液体加速度传感器的电路设计和信号特征    36
第5.1节 信号处理电路设计    38
（1）反相放大电路设计    38
（2）整流电路设计    41
（3）滤波电路设计    43
第5.2节 AD转换电路    45
5.2．1 MAXl97连接电路    49
第5.3节LED显示电路    50
5.3.1显示芯片BC728lA    50
5.3.2串入并出移位寄存器MC74HC164    54
5.3.3 电路连接    55
编程    59
翻译部分    65
英文原文    65
中文译文    84
参考文献    103