基于平面電容傳感器的大量程、高精度二維位移直接解耦測量方法和系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，精密檢測技術(shù)得到了越來越廣泛的應用。特別是位移檢測技術(shù)，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，逐漸朝著高精度、大量程和多維位移直接測量的方向發(fā)展，同時要求檢測系統(tǒng)能實現(xiàn)實時、在線測量。目前一維線位移測量已經(jīng)能夠達到毫米級以上量程、納米級分辨率，但還存在量程小、測量多維位移時需要多套系統(tǒng)、系統(tǒng)成本高等諸多缺點。隨著二維位移直接檢測的需求不斷加大，研究低成本、性能良好的高精度、大量程二維位移直接解耦測量系統(tǒng)就具有十分重要的意義。本文基

2、于自行研制的平面電容傳感器進行了相關(guān)的研究。 論文基于電容傳感器測量位移的基本原理，設計了實現(xiàn)二維位移直接解耦測量的平面電容傳感器結(jié)構(gòu)形式，提出了基于平面電容傳感器的大量程、高精度二維位移直接解耦測量方法，并研制了二維位移直接解耦測量系統(tǒng)原型。論文的主要研究內(nèi)容如下： 第一章回顧了超精密位移檢測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，介紹了現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展對超精密位移檢測技術(shù)提出的新要求，分析了存在的問題，在此基礎上提出了課

3、題的研究目的、意義和論文的主要研究內(nèi)容。 第二章闡述了電容傳感器檢測位移的基本原理，提出了基于平面電容傳感器的大量程、高精度二維位移直接解耦測量方法，在此基礎上設計了可實現(xiàn)二維位移直接解耦測量的平面電容傳感器結(jié)構(gòu)形式，并進行了功能擴展。 第三章研究了平面電容傳感器的電容量和相應的靈敏度計算方法，并對平面電容傳感器的結(jié)構(gòu)形式進行了優(yōu)化設計。 第四章介紹基于平面電容傳感器的二維位移直接解耦測量系統(tǒng)硬件研制。重點分析平

4、面電容傳感器信號的檢出、調(diào)理硬件電路。介紹了常用的電容信號檢出技術(shù)，并結(jié)合平面電容傳感器的特點，設計了信號調(diào)理的各個單元電路，提出并實施了有效的抗干擾措施。 第五章介紹二維位移直接解耦測量系統(tǒng)的信號處理算法與軟件研制，研究了獲取位移量信息所需的各軟件功能模塊和總體方案，設計并實現(xiàn)了基于LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡的測試方案，還提出了便于控制系統(tǒng)集成的基于DSP的實時處理方案。 第六章通過實驗測試了硬件電路輸入輸出信號的穩(wěn)定