一种新型的瞬变微变电容检测系统的研究

发布时间：2021-04-07 00:13

　　火炮发射时其膛内燃气压力及其随时间的变化规律是内弹道性能的重要标志量。它不但影响火炮内弹道的性能，而且对火炮、弹丸、装药及引信的设计有着重要的影响。因此，膛压随时间的变化规律，即P—T曲线，是科研单位从产品设计到最终定型过程中必须测量的参量。以便于了解火药的燃烧特性，为产品的各个参数的设定提供依据，因此，膛压测试技术的发展至关重要。本文通过研究壳体与传感器一体化的电容测压器，设计了一种瞬变微变电容检测系统。减小了测试仪器的体积、降低了测试仪器的成本、着重解决了测试数据不便于分析处理的问题。.本文在查阅大量资料的基础上，通过分析综合，计算仿真和实验相结合的方法，具体开展了以下几个方面的研究。通过分析当前膛压测试仪的特点和应用环境，以及壳体电容在膛压作用下的动态变化规律，研制了一种基于壳体电容充放电原理的瞬变微变电容检测电路。该电路主要包括三个部分：信号调理电路、电源管理电路、单片机数据采集、存储电路。通过理论分析计算，对电路的各个参数进行确定。通过Multisim软件对信号调理电路进行仿真，观察了电容充放电的变化过程。对硬件电路进行设计并通过实验分析了采集信号的误差变化规律，指出了误差可... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

单电容式压力传感器

图 1.1 单电容式压力传感器 图 1.2 差动电容式压力传感器1.2.2 电容式压力传感器检测电路研究现状电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种装置。电容式传感器能适应许多恶劣环境，例如在高温、强电磁场、强振动的条件下能够可靠工作，电容传感器分辨率高、响应速度快、能够实现非接触式测量，这些都是电容传感器优于其他传感器的重要特征，在许多应用领域均可以见到它的身影。其缺点主要表现为电路结构相对复杂[9]。且电容信号变化微小，一般为 pF、fF 甚至是 aF 级别，如此小的分辨率给电路的设计增加了难度。因此微小电容测量技术显得尤为关键。常用的电容检测主要分为四种类型：谐振法、振荡法、充放电法以及交流电桥法。这种分类方法早在 1980 年就被 Kanno 率先提出[10,11]。(1)谐振法。谐振法的优点在于其较强的抗电磁干扰能力、信号输出较为容易、能够获得高输出电平且输出信号易于数字化。这种方法是将一个固定取值的电感L并联在被

存测试数据，并且用VB显示最后的膛压曲线[17]。整个测试系统结构如图2.1所示，结构尺寸如图2.2所示[18,19]。图2.1 测试系统结构图图2.2 测试系统尺寸图2.2.2 电容信号的变化特点(1)瞬时性。首先，由于测试环境的特殊性，直接测量压力信号有一定难度，因此该测试系统是通过测量电容的变化来间接测量压力的变化。实际情况下，火炮膛内的压力变化是一个瞬态变化过程，压力从零达到峰值，再从峰值降到零所需的时间为ms级，这就决定电容信号变化的瞬时性，通常压力达到峰值的时间小于1～3ms，而压力持续时间，


本文编号：3122421