大量程精密气电位移传感器研究

发布时间：2020-06-18 15:23

【摘要】：气动测量技术是一种非接触测量技术。气动测量仪器,结构简单,精度较高,使用方便,经济性好,可靠性高,还有好的自洁能力,因而广泛应用于汽车、家电、武器装备制造等现代工业。气动测量是以压缩空气为介质,将被测对象的几何尺寸变化转换成气体压力或流量等的变化,再通过浮标式指示器或指针式仪表给出测量读数。传统的气动测量技术有两个缺点,一是测量原理的非线性,精度高低与量程大小之间的矛盾不可调和。比如50μm量程,精度1μm;250μm量程,精度大约在10μm。二是不能与自动化的设备协同作业。气电测量技术,是在传统的气动测量技术的基础上,发展起来的,可以克服传统气动测量技术的缺点。本研究是要解决精度高低和量程大小之间的矛盾,实现高精度大量程,进而实现气测技术的更广泛的应用。它还可与计算机技术相结合,完成自动在线测量的任务。气电位移传感器是气电测量技术的核心。高精度大量程,要求位移与电信号之间的线性好。文中从气电测量技术相关的理论分析入手,先分析气动测量中气体流动状态和特性,后分析经典的背压式气路工作特性。在此基础上,提出气电位移传感器的三节转换法。第一节用差压式气路系统,减小气压波动误差,提高测量精度,完成位移信号到气压差信号的转换。第二节用差压传感器,将压差的变化,转变为电压信号的变化,完成气压差信号到电压信号的转换。由第一节气路与第二节电路组成的装置,就是一个气电转换器。这样的气电转换器的特性,原理上是非线性的。为减小这种非线性,考虑在这样的气电转换器之后,加上一节校正器,来实现线性化和量程扩展。校正器,就是一个非线性校正算法,可以用软件实现,也可以用硬件实现。考虑气电转换器的互换性,这里研究硬件校正器。在上述理论分析的基础上,研制出一种由差动气动系统、压差电子转换系统、非线性电子校正系统组合在一起的大量程精密气电位移传感器系统。实验对气电位移传感器的输入与输出信号,在非线性校正环节前后,进行精密测试,应用多级折线分段线性化电路使所研制的气电位移传感器实现量程扩展,达到量程180μm,精度1μm的指标,同时具有较高的重复性和稳定性,有很高的实用价值。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB93;TP212
【图文】：

浮标式气动量仪

上海交通大学硕士学位论文和研究机构广泛的关注，并大力研究和发诞生于 1926 年，由法国的 Solex 量仪公也从一开始的平面度等参数的测量扩展、法国、美国等国家普及应用的是低压水和喷油嘴等零件相关尺寸参数的测量。后随着中高压空气稳压器的研制，中高压动测量在炮孔和弹壳等参数测量的适用迅速发展。1941 年，Sheffield 公司研究量仪有着很多优点，在当时得到迅速普展，直到现在，浮标式气动量仪还具有1 所示。

气动量仪,公司,低压水

图 1.2 Edmond 公司气动量仪图 1.3 Western Gage 公司气动量仪关的技术的研究相对于国外期被引入国内进行研究和应用始生产低压水柱式气动量仪

【参考文献】