四极板电容传感器在微位移测量中应用的研究

发布时间：2017-05-24 16:23

  本文关键词：四极板电容传感器在微位移测量中应用的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文研究了一种新型的单片式电容传感器,用来检测机构的微小位移。它与传统的平行双金属极板电容结构不同,检测电容的两个极板做在了同一个平面极板上,同时等量的固定电容也坐在了这个平面的另一侧,它的结构简单,这样用于在线检测时此探头安装方便,配合高精度的检测电路和单片机系统,实现了仪器的智能化。不仅能实现高精度、高效率的非接触测量,而且易于实现动态采样、实时在线测量等自动化要求,因而在现代化的工业测量中将具有广泛的应用和前景。 本文先讨论了传统的电容传感器的结构,在此基础上提出了新型的电容传感器探头的结构,并用电磁理论分析了微位移的测量原理,用实验的方法建立了微位移的变化量和电容变化之间的数学模型。通过检测电容的变化从而得到微位移的变化量。试验过程中,重点对稳定性参量进行了研究,取得了突破性效果。 本测量系统采用了AT89C51单片机,实现了整机的智能化。本文介绍了单片机系统的软硬件设计,对一台原理样机进行了可行性试验。应用该测量仪对金属的微位移测量进行了多项实测,对测试数据作了分析和讨论,认为相关技术指标达到了设计要求。最后对不同的现场环境的影响作了说明。 总之,本文从理论到实践完成了新型单片式电容传感器设计及微位移测量系统的研制。完成了预定的研究工作。
【关键词】：单片式四极板电容传感器 动态测量 单片机
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH822
【目录】：

• 第一章 绪论8-14
• §1-1 引言8-9
• §1-2 微位移的测量现状9-12
• 1-2-1 常用的微位移测量方法9-11
• 1-2-2 四种测量方法的特点和适用环境11-12
• §1-3 本课题的提出和主要内容12-13
• §1-4 本课题的技术难点和创新13-14
• 第二章 传感器检测探头的设计14-26
• §2-1 传统电容传感器的应用及新型结构的设计14-17
• 2-1-1 电容传感器的特点14-15
• 2-1-2 电容传感器的传统结构的分析及新型传感器结构的设计15-17
• §2-2 新型单片式电容传感器的结构和原理17-20
• §2-3 单片电容传感器的计算20-21
• §2-4 叉指形电容结构的设计21-24
• §2-5 传感器主要尺寸参数对传感器特性的影响24-25
• §2-6 本章小结25-26
• 第三章 检测电路的设计26-42
• §3-1 单片式电容传感器的检测电路方案选择26-29
• 3-1-1 调频法检测电路26-27
• 3-1-2 电桥法检测电路27-28
• 3-1-3 脉冲调宽检测电路28
• 3-1-4 运算法检测电路28-29
• §3-2 实用单片式传感器设计29-30
• §3-3 检测电路设计30-36
• 3-3-1 稳频稳幅正弦波信号源的设计31-33
• 3-3-2 稳频稳幅信号源电路中主要参数的确定33
• 3-3-3 二阶带通滤波器的设计33-34
• 3-3-4 放大电路的设计34-35
• 3-3-5 驱动电缆技术35-36
• §3-4 温度补偿电路的设计36-38
• §3-5 电路中的硬件抗干扰设计38-41
• 3-5-1 抗干扰设计的必要性38-39
• 3-5-2 系统电源的抗干扰设计39
• 3-5-3 印刷电路板的抗干扰设计39-40
• 3-5-4 主检测电路的抗干扰设计40-41
• 3-5-5 空间干扰及抗干扰措施41
• §3-6 小结41-42
• 第四章 仪器的智能化体现和软件抗干扰42-48
• §4-1 单片机系统的基本外围电路42-44
• §4-2 单片机系统的软件设计44-46
• 4-2-1 主程序模块44
• 4-2-2 各子程序模块44-46
• §4-3 单片机系统的软件抗干扰设计46-47
• §4-4 小结47-48
• 第五章 试验数据的结果及技术指标分析48-57
• §5-1 电路的稳定性测试48-50
• §5-2 微位移测量实验50-54
• 5-2-1 实验目的与实验装置50-51
• 5-2-2 位移实验步骤51-53
• 5-2-3 实验结果分析53-54
• 5-2-4 试验误差来源分析54
• §5-3 曲线拟和及线性化54-55
• §5-4 整机指标55-56
• §5-5 小结56-57
• 结束语57-58
• 参考文献58-60
• 致谢60-61
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果61

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