电容式OCV阀芯位移测量系统的设计与实现

发布时间：2020-06-12 02:32

【摘要】：随着现代社会工业水平的快速发展,对测量技术的要求不断提高,在很多工业场合,传统测量技术在很多方面已无法满足工业测量要求,而电容式位移测量技术因其简单的结构、较高的精度以及非接触测量的特性正广泛应用于精密加工与精密测量等高精度领域。本文针对电容式位移传感器进行了一定的理论分析与实验研究,提出并完成了一种适用于汽车OCV(机油控制阀)阀芯位移测量的微型电容式位移测量系统,该系统采用数字电容检测芯片,将检测电路集成并内置于传感器探头之中,不仅缩减了传感器尺寸,并且提高了阀芯位移的测量精度,围绕这一电容式位移传感器进行了配套的软硬件开发与大量的性能实验,具体工作如下:(1)在分析了电容式位移传感器的工作原理和特点后,摒弃了传统电容传感器的设计思路,根据实际测量环境和测量量程的需求,结合理论计算,设计出了满足阀芯位移测量要求的电容传感器探头。(2)根据数字电路集成化原则,搭建了以AD7747电容检测芯片为核心的检测电路与稳压电路,通过将测量模块电路内置于传感器后端,不仅减小了由电子线路带来的分布电容与寄生电容,同时也缩减了传感器的整体体积,使之适用于狭小的阀芯位移测量环境。(3)根据传感器的测量与调试需求,设计了以STC89C52单片机为核心的控制电路,并完成了具有强大数据采集与处理功能的上、下位机软件的编写。上位机软件拥有良好的人机交互界面,通过后台调用MATLAB引擎,可快速实现数据计算与各种性能分析。(4)为了方便对传感器进行数据标定,以PI公司生产的P603型压电陶瓷为基础,研制了微位移发生平台以及相关驱动电路,该驱动电路通过单片机控制,使得微动台能够产生一系列位移。(5)经过对该电容式位移测量系统进行标定实验与数据采集,利用最小二乘法多项式拟合,得出了该电容式位移测量系统的电容量与位移量的关系曲线,并从多个方面对此测量系统进行性能实验。实验表明,该电容式位移测量系统具有良好的稳定性,线性度优于0.21%,量程范围内的分辨力达到了0.2um以内,满足OCV阀芯位移的测量要求。
【图文】：

图 1-1 Elite 系列电容式测微仪实物图Micro Epsilon）公司生产的 capaNCDT6110 电容一款紧凑型单通道的位移测量系统，，小型化的的与现有机器设备进行集成，capaNCDT6110 拥和不大于 0.2%FS 的绝对误差，具有出色的性价CDT6530 型多通道电容式测微仪如图 1-2（性测量范围，小于 0.05%的绝对误差，分辨率达的系统功能，可同时进行 8 通道的精确测量。

图 1-1 Elite 系列电容式测微仪实物图米铱（Micro Epsilon）公司生产的 capaNCDT6110 电容测微仪示，是一款紧凑型单通道的位移测量系统，小型化的控制器其方便的与现有机器设备进行集成，capaNCDT6110 拥有 0.0分辨率和不大于 0.2%FS 的绝对误差，具有出色的性价比。此 capaNCDT6530 型多通道电容式测微仪如图 1-2（右）所mm 的线性测量范围，小于 0.05%的绝对误差，分辨率达到了 0.模块化的系统功能，可同时进行 8 通道的精确测量。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH822

【参考文献】

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1 侯亚宾;卜雄洙;孙斌;;微小电容检测系统的设计及应用[J];国外电子测量技术;2015年12期

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本文编号：2708876