《电气测试技术第5版》-李学聪(课程设计)

《电气测试技术课程设计》指导书课程设计目的 《电气测试技术》是电气类专业一门实践性很强的综合性专业必修课程。它的前修课程为“电路分析基础”、“电子技术”、“微机原理及应用”、“单片机技术”等课程。通过本课程的教学与实验等环节，使学生能掌握各种常见几何、机械、热工等工程量的检测原理、方法和技术，了解目前国内外用于这些工程量测量与控制的常用及先进的各类自动化仪表及系统；培养学生综合运用前修课及本课程的知识，逐步掌握根据具体检测（控制）要求、主要技术性能设计出高性能价格比及先进实用的自动检测（控制）仪表及系统和方法与技术。 课程的目的在于通过本课学习，学生应掌握有关参量的电气测试方法及系统的原理，掌握非电量电测转换原理、测量电路设计、数据处理和误差分析及相关传感器工作原理，具备设计和实施有关参量的安全检测或监控系统的能力。而课程设计的目的是在掌握各种非电量的转换原理、各物理量的检测方法、常见检测仪器和检测系统工作原理的基础上，对一般难度的检测课题，能综合运用所学知识，通过论证、分析、设计出性能价格比较高的相应检测仪器或系统方案。内容要求：本次课程设计的内容是：设计一个检测系统，至少包括三个常用的物理参量的检测（非常见且复杂的也可以只有一个物理量）。设计要求如下：系统分析及总体设计本阶段具体完成以下工作：系统设计的目标。系统设计的思想。包括传感器的选用、检测电路的设计等。系统设计实现的功能。包括检测的参量等。系统功能模块设计图。包括检测和转换控制电路等。详细设计具体包括：整个系统的组成。传感器相关数据和参数的说明。检测和转换电路的设计方案。各参量的检测原理和方法。系统的可靠性要求。测试和试运行写出相应的测试报告。课程设计小结报告。作为本课程的一个总结，请你对本门课程的设置在内容上、教学方式、考核方法上提一些建设性的意见。对设计的系统在功能模块的设计、系统的可靠性等方面是否满意作一个自我评价。本系统有哪些不足之处，需要在哪些方面加以完善，请作一个展望。课程设计分组、答辩及报告要求：（1）原则上以3人左右的小组为单位，每人必须有自己的分工，清楚整体设计过程，注意发挥集体的力量。对问题的讨论务必注意叙述的清晰性、严谨性。（2）最后的结果必须以word文档和Powerpoint文档提交，每人一份阐述自己负责部分的课程设计报告（内容、设计思路、优缺点及体会），每组只提交一份Powerpoint文档即可。注意，文件的格式、图表的美观将作为评价的一部分。其中图必须采用MicrosoftVisio描画。（3）组长负责组织在班级作5-10分钟交流（使用电脑或者投影仪）。（4）可以进行自由选题，问题可超出教师拟定的问题之外，选题完成后，及时找老师讨论完成课程设计任务书，之后才展开课程设计工作。（5）必须独立完成设计任务，严禁抄袭、剽窃他人成果或找人代做等行为，一经发现，取消成绩。掌握课程的基本理论，基本知识扎实，概念清楚，设计计算正确，结构设计合理，实验数据可靠，软件程序运行良好，绘图符合标准，设计说明书撰写规范。（6）课程设计期间学生的考勤与纪律按《广东工业大学全日制普通本专科学生考勤管理办法》执行。要严格遵守学习纪律，遵守作息时间，不得迟到、早退和旷课。（7）课程设计（论文）期间要爱护公物、搞好环境卫生，保证设计（论文）室整洁、文明、安静。严禁在实验室内嬉戏或开展其它休闲娱乐活动。《电气测试技术课程设计》参考题目1、大直径钢管直线度在线测量大直径钢管直线度测量一直是困扰现代化工业生产的一个重要的技术难题。目前国内外对大尺寸直线度测量的主要方法有:激光准直法、自准直仪法、拉线法、三坐标测量法等。上述所有这些测量方法只能适用于离线抽检，不能进行在线实时自动测量。如对大型无缝钢管轴心线直线度在线实时自动检测，国外至今都没有很好的解决；国内无缝钢管生产厂家是采用目测的方法测出钢管圆柱外表面若干母线的直线度，从而估计出轴线在任意方向上的直线度。试设计钢管直线度在线测量仪。注：直线度定义：空间曲线偏离理想直线（拟合直线）的最大误差值。2、油气管道的破坏监测管道常规损坏如泄漏、管壁腐蚀、防腐层破损等监测，主要基于管道外形、电学性质、声学性质、流体状态、流体性质、随管铺设泄漏敏感线等。然而，近来我国油气管网严重遭受到以盗窃为目的的钻孔破坏。首先，这种破坏具有隐蔽性。如果盗窃油气的过程很缓慢，就不会在流体内形成明显的负压波或声波；即使出现并监测到了负压波，但巡逻员到达出事地点(可能长达10公里)也为时已晚。所以，对盗窃之前即打孔破坏阶段进行监测，防患于未然，才是比较根本的措施。其次，考虑到监测设备的供电和自身防盗问题，全部设备必须安装在泵站内部。试设计检测系统。提示：调查发现，行窃之前，必定会在隐蔽管段上钻孔装阀，以图长期获利。他们先用锉刀、手钻等工具将管钻薄，然后在管道上打卡、套装阀门，最后用利器凿穿管壁。可见，该破坏过程必定会在管壁内产生强烈的振动，振动波在金属管道(单侧约束)内传播衰减较小。可在泵站内安装多套振动传感器，不间断地监测管壁振动，利用现代信号处理识别管道破坏特征并定位破坏地点从而实现管道的连续、实时监测。3、同轴度测量轴传动是机械传动的一种重要方式。要使机器平稳运转，就必须使主动轴轴心线与从动轴轴心线重合。我们把两轴重合的程度称为同轴度。同轴度的测量问题被认为是“一个有待解决的困难课题”。定量描述同轴度，实质是描述主动轴轴心线和从动轴轴心线这两条空间直线之间的相互位置关系。描述两条空间直线间的相互位置关系有两个指标:距离与夹角。按工程界约定俗成的叫法就是:偏差和开口(偏差:两轴心线之间的距离;开口:两轴心线之间的夹角)。试设计同轴度测量系统。4、轨高差检测铁轨高差度的检测，是铁路工务部门的一项重要工作。目前国内在新路施工和老线路定期检测时，工人单体操作所采用的仍是水准泡式道轨尺。试设计轨差测量系统，要求检测范围为士150mm，检测灵敏度lmm。5、粮库粮温监测我国是一个拥有世界四分之一人口的大国，为了保障十几亿人口的吃饭问题及其它需要，国家每年要从农民手中收购大量的粮食以确保充足的粮食储备，如何运用先进的科技手段和管理方式实现粮食仓储管理的现代化，最大限度减少因发热、霉变和虫害孽生等原因造成的坏粮损失，是我国粮食储备领域多年来不断探索的研究课题。传统的粮情检测多由人工锥刺取样、手感目测等方法，这种方式存在较大的缺陷。由于粮温是粮情状况最重要的指标之一，所以，准确监测粮温，是安全保粮最科学简捷的方法之一。试设计自动粮库粮温监测系统。测量误差为士1℃。6、钢轨高速探伤我国铁路运输繁忙，列车运行间隔只有十几分钟，同时，运营线路近七万公里，线路状况较差，超期服役钢轨数量很大，钢轨伤损发生率高。为了保障铁路运输安全，目前检测钢轨内部缺陷的主要设备为小型钢轨超声探伤仪，由人工进行钢轨伤损的检测。为防止、监测伤损的发生、发展，平均每年每条线路检测需十遍以上，总检测里程近一百万公里，全线有近万名专职钢轨探伤人员负责钢轨内部伤损的检测。随着中国铁路的第三次提速，使铁路对于能在现有鱼尾板联结线路上完成高速探伤的设备需求日益迫切，研究开发钢轨高速探伤车，使其在检测时不影响铁路正常运营，对铁路运输业具有重要的意义。试设计钢轨探伤系统。7、旋转轴扭矩测量测量旋转轴所传递的扭矩，由于轴本身在旋转，不能直接在其上面贴应变片测量。为此，往往采用各种集流环装置进行测量，但在测量精度、经济性及劳动保护等方面存在许多不足。目前常采用的方法主要是利用行星齿轮机构的动力分流特点将旋转轴扭矩的测量问题转化成测量固定轴静态扭矩问题，从而较好地实现了对旋转轴扭矩的测量。扭矩会使物体产生某种程度上的扭转变形，当轴有扭矩作用时，只要轴的尺寸、材料确定，则轴的剪应变和轴2个端面的相对转角就只与轴所承受的扭矩有关，且成正比例关系。一般扭矩的测试方法正是基于这种关系，用各种传感器将轴的剪应变或2端面的相对转角变换成电量，再经测量电路进一步处理，实现对扭矩的测量。常见的扭矩测量方法可分为应变式及相对转角式。对于旋转轴扭矩的测量，采用相对转角法则比较困难，故多采用简单可靠的电阻应变式测量方法。即将应变片粘贴在被测轴上或特制的弹性轴上做成扭矩传感器，利用应变片将轴由于扭矩产生的剪应变转换成电量进行测量。为了提高灵敏度，并消除其他参数的影响，通常在轴圆周方向每隔90°布置一个应变片，其贴片方向与轴成45°或135°夹角，把它们接成全桥测量形式，这样应变片感受转轴在扭矩作用下产生的剪应变，并经集流环与测试电路相连，即可对旋转轴的扭矩进行测量。试设计扭矩测量系统。测量误差：士0.1Nm。8、弹丸转速的测量弹丸转速是衡量弹丸飞行状态的重要参数之一，对弹丸总体设计至关重要。如何做好弹丸弹道转速测量是一项十分迫切的工作。弹丸转速测量一般分为外测和遥测。外测主要是利用靶场弹道监测雷达和光学高速摄影系统完成。遥测主要是利用在弹丸上安装适当传感器，感应弹丸转速变化，经过数据处理，得到弹丸转速。试设计弹丸转速测量系统用以测量火箭弹转速。要求测量误差：士10转/分。9、电动助力车轮速高精度检测电动助力车(包括电动自行车和电动摩托车)具有无污染、低噪声和轻便快捷等特点，将是燃油助力车和摩托车的替代产品，是绿色环保的交通工具。电动助力车的行驶速度是电动助力车综合性能检测的一个重要指标，车速的检测也是对车速表的校核，并关系到对其他参数(如车载蓄电池一次充电续驶里程)的正确评价。试设计电动助力车轮速高精度检测系统。要求测量误差：士1转/分。其他参考题目：10.学生食堂全自动煮饭机的测控电路设计11.智能楼宇中的地下停车场监控系统的设计12.酒店大堂机器人迎宾小姐的测控电路设计13.宾馆玻璃旋转门的自动起停、安全保护系统的设计14.普通车床改造为专门用于车削螺栓的简易数控车床设计15.利用热力学法对可逆式水泵水轮机进行现场效率试验16.利用铂热电阻测控电烘箱温度17.利用热敏电阻测量气体流速（流量）18.煤气报警器的设计19.酒后驾车测试仪的设计20.利用温度传感器控制养鸡场的室内温度21.磁电式转速表的设计22.向日葵日生长量测量仪的设计23.非磁性物体中混杂金属物的检测24.多功能警棍的设计25.自行车车速及累计公里数的设计26.镀锌铁丝流水线“断线故障”报警27.利用电容压力传感器测量水井水位28.绝缘薄膜厚度测试仪的设计29.种子含水量测试仪的设计30.车床振动故障诊断31.振动式粘度计的设计32.超声波在钢材焊缝探伤中的应用33.汽车倒车防碰雷达的设计34.车库大门遥控开启装置的设计35.盲人防撞导路棒的设计36.机车轮毂探伤仪的设计37.霍尔传感器在磁性材料探测中的应用38.霍尔交直流钳型表的设计39.工件直径、材质分选系统的设计40.安全栅的设计41.利用热电偶测控电烘箱温度42.带材纠偏系统的设计43.自来水流量测量仪的设计44.手持式风速、风向仪的设计45.带材卷取张力测控系统的设计46.人体感应式接近开关的设计47.水平仪的设计48.汽车雨刷自动开关的设计49.水龙头（或冲便器）自控电路的设计50.冲床手指保护系统的设计51.带材宽度在线检测系统的设计52.路灯光控开关的设计53.光电式转速表的设计54.热释电红外防盗报警器的设计55.车厢香烟烟雾自动排气装置的设计56.盲人亮光方向仪的设计57.流水线产品计数装箱系统的设计58.光电式脉搏、血液粘度测试仪的设计59.纸张白度的测量仪的设计60.电子式自来水表的设计61.模具的数字化逆向制造62.人体身高和体重测量装置的设计63.热电偶抗干扰放大器的设计64.两线制仪表的电路设计65.虚拟仪器在汽车试验中的应用66.小区围墙周边警界系统的设计67.小区防盗系统的设计68.酒店客房火灾报警系统的设计69.酒店客房房门开启系统的设计70.无害化蔬菜生产大棚的测控系统设计三、课程设计（论文）撰写规范除完成任务书中所要求的设计（论文）任务外，还需撰写课程设计说明书（论文），内容包括设计（论文）任务分析、设计（论文）方案的确定、具体设计（论文）过程的描述、结论等几方面，或按照指导教师提供的提纲进行写作。学生应独立完成各自设计说明书（论文）的写作，即使同组学生在设计（论文）过程中经过讨论得到的共同设计（论文）结果也需独立表述。课程设计（论文）撰写格式（一）课程设计（论文）版式课程设计（论文）要求打印，用小4号宋字，行距1.5倍，A4纸，上下左右各留边距20mm。（二）课程设计（论文）结构及要求1．封面（按学校统一规定格式）封面包括：题目、学院、专业、班级、学号、学生姓名、指导教师及时间。2．任务书（按统一规定格式，通过查找资料与教师讨论完成）3．摘要摘要是论文内容的简短陈述，一般不超过400字。关键词应为反映论文主题内容的通用技术词汇，一般为4个左右。4．目录5．正文正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求计算正确，论述清楚，文字简练通顺，插图简明，书写整洁。6．参考文献参考文献必须是学生在课程设计（论文）中真正阅读过和运用过的，文献按照在正文中的出现顺序排列。各类文献的书写格式如下：（1）连续出版物[序号]作者名．文献题名[J]．期刊名，出版年份，卷号（期号）：引用部分起止页码。（2）专著[序号]作者名．文献题名[M]．出版地：出版者，出版年：引用部分起止页码。（3）会议论文集[序号]作者名．文献题名[A]．主编．论文集名[C]．出版地：出版者，出版年：引用部分起止页码。查询参考文献网址（通过校园网）：附封面格式（内容仅供参考）：xxxx大学课程设计（论文）任务书

题目名称电动助力车轮速高精度检测系统设计学生学院xxxx学院专业班级2015级电气（X）班姓名xxxx学号3115001xxx一、课程设计（论文）的内容1）了解分析轮速高精度检测系统在现实生活中的重要作用与意义；2）充分认识现行各种测速的方法原理及其应用层次，以及相互间的特点与差异；3）采用开关型霍尔元件作为检测系统的传感器把速度信号转换为频率信号，经转换变为电压信号，进而做A/D变换输入到单片机，单片机对数据进行判断后经过运算得到实际被测轮速的数值并且输出显示，如此分析构建轮速检测系统；4）利用公式分析如何得到计算轮速及存在的误差，并对输入信号进行简易的观察。二、课程设计（论文）的要求与数据1）要求完成课程设计论文，根据实际可行性及各部分元件功能原理分析系统的各个组成单元；2）参考文献不低于8篇，外文文献2篇以上；3）根据分析搭建轮速检测系统，主要有传感器、数据转换单元、数据处理单元、显示部分；4）利用公式原理对速度相关的参数进行计算得出结果，分析影响结果的误差；5）简易做出系统传感器部分，对系统输入数据进行理论检验。三、课程设计（论文）应完成的工作1）对包括开关型霍尔元件等测速部件的特性分析；2）电动助力车轮速高精度检测系统的具体设计；3）分析计算测量的参数及其存在的误差；4）实际观察系统的性能，是否得出理论分析中检测系统的相应测试参数；5）课程设计论文撰写；四、课程设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段内容地点起止日期1课程设计选题、任务安排测控实验室2017.6.22查阅参考文献，深入明确任务设计方向图书馆2017.6.73设想分析检测系统各个部分组成宿舍2017.6.104整理搜集的资料，确定论文提纲图书馆2017.6.125结合自己的认识理解构建检测系统宿舍2017.6.156检验部分系统运行情况及论文撰写实验室2017.6.187课程设计报告修改、答辩实验室2017.6.23五、应收集的资料及主要参考文献[1]杨凤珍.动力机械测试技术[M].大连：大连理工大学出版社，2005.4[2]卢文科.霍尔元件与电子检测应用电路[M].北京：中国电力出版社，2005[3]徐西刚.超声波信号高速数据采集和传输技术研究[A].第八届全国无损检测学术会议论文集[C].苏州：苏州热工研究院，2006.6[4]张林娜.传感检测技术及应用[M].北京：中国计量出版社，1999.12[5]谢祖荣.电动助力车轮速高精度检测方法的研究[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2002，Vol.21，No.1[6]孙传友.感测技术基础（第二版）[M].北京：电子工业出版社，2006.1[7]朱蕴璞.传感器原理及应用[M].北京：国防工业出版社，2005.8[8]李广弟.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.6[9]PaulRegtien.MeasurementScienceforEngineers[M].TheNetherlandsthe：UniversityofTwente，JUN-2004[10]ErnestO.Doebelin.MeasurementSystems:ApplicationandDesign(5thedition)[M].McGraw-HillHigherEducation，May-2003发出任务书日期：2017年6月2日指导教师签名：计划完成日期：