全數(shù)字式電容位移傳感器的研制.pdf

1、由于具有結構簡單、動態(tài)特性好、能實現(xiàn)非接觸式測量等優(yōu)點，電容位移傳感器廣泛應用于超精密加工、高精度定位、超精密測量等領域。現(xiàn)有電容位移傳感器普遍采用測頭與測量電路分立式設計，信號傳輸電纜的寄生電容等分布參數(shù)對傳感器的分辨力、穩(wěn)定性等性能影響顯著，因此信號傳輸距離受到嚴重限制。如何保證電容模擬信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及減少漂移，就成了影響電容傳感器性能的關鍵。
　　本文對目前廣泛應用的電容測量電路進行了較系統(tǒng)的歸納和分析。在此基礎上，設計

2、了以電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器為主的測量電路，采用將該測量電路完全內(nèi)置于傳感器測頭的思想，研制出一種新型的全數(shù)字式電容位移傳感器。其測量電容值的數(shù)字化過程全部在測頭內(nèi)部完成，由測頭直接輸出數(shù)字信號并由單片機進行處理，電路結構簡單，整個電路中沒有影響測量穩(wěn)定性以及產(chǎn)生零點漂移的元器件，有效解決了傳統(tǒng)電容傳感器存在的穩(wěn)定性差和漂移大的技術問題。具體研究工作如下：
　　首先，根據(jù)課題需要達到的指標，對傳感器測頭的機械結構進行了設計，并給出了各部分尺

3、寸結構的設計依據(jù)。
　　其次，傳感器采用MSP430F149單片機作為主控芯片，實現(xiàn)了整機的智能化，完成了集采集、處理、控制于一體的單片機系統(tǒng)設計，詳細介紹了系統(tǒng)的軟、硬件結構。
　　再次，研制了基于CY7C68013A芯片的USB2.0接口模塊，傳輸速度達到16Mb/s，完成了上位機應用程序的編寫,實現(xiàn)了良好的人機接口。
　　最后，采用PI公司的壓電陶瓷微動臺完成了對傳感器的標定，并進行了精度比對實驗。
　　綜