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Article電容位移傳感器靜態(tài),動(dòng)態(tài)和在線測(cè)量
更新時(shí)間：2017-12-13 點(diǎn)擊次數(shù)：1766次
電容位移傳感器靜態(tài),動(dòng)態(tài)和在線測(cè)量
電容位移傳感器既能測(cè)量頻率從0--7.5KHz的機(jī)械振動(dòng)位移,又可測(cè)量小至0.00２微米的機(jī)械位移和零件尺寸.測(cè)量是非接觸的,故特別適合一般儀器不能勝任的旋轉(zhuǎn)軸式或不受力的小型.線型.薄壁或怕劃傷的精密零部件的靜態(tài),動(dòng)態(tài)和在線測(cè)量。
電容位移傳感器用于測(cè)量固定部件(定子)與轉(zhuǎn)動(dòng)部件(轉(zhuǎn)子)之間的旋轉(zhuǎn)角度，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，靈敏度高，適合動(dòng)態(tài)測(cè)量等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、汽車(chē)、航天及軍事等角度定位監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，一般來(lái)說(shuō)，電容式角位移傳感器由一組或若干組扇形固定極板和轉(zhuǎn)動(dòng)極板組成，為保證傳感器的精度和靈敏度，同時(shí)避免因環(huán)境溫度等因素的改變導(dǎo)致介電常數(shù)、極板形狀等的間接變化，進(jìn)而對(duì)傳感器性能產(chǎn)生不利影響，對(duì)傳感器的制作材料、加工工藝以及安裝精度提出了較高要求，為了克服電容角位移傳感器的局限性
電容位移傳感器主要應(yīng)用領(lǐng)域：壓電微位移、薄膜厚度檢測(cè)、振動(dòng)臺(tái)，電子顯微鏡微調(diào)，天文望遠(yuǎn)鏡鏡片微調(diào)，精密微位移測(cè)量等。
電容位移傳感器測(cè)量原理
電容位移傳感器程控激勵(lì)模式
由于轉(zhuǎn)動(dòng)極板在發(fā)射極板和接收極板之間旋轉(zhuǎn)，因此發(fā)射極板與接收極板所組成的4個(gè)電容隨轉(zhuǎn)動(dòng)極板旋轉(zhuǎn)而變化，當(dāng)一定模式的激勵(lì)施加在發(fā)射極板上時(shí)，這4個(gè)電容在接收極板上所產(chǎn)生的感應(yīng)電荷也不同。
針對(duì)圖1敏感元件結(jié)構(gòu)，本文給出比例式測(cè)量所需的激勵(lì)模式時(shí)序，如表1所示，表中C1、C2、C3、C4表示四對(duì)電容極板，P1、P2、P3、P4為4種激勵(lì)模式，表示不同時(shí)刻對(duì)分瓣電容極板施加不同的激勵(lì)，T1+T2為一個(gè)激勵(lì)周期，本研究中，由程序根據(jù)電荷檢測(cè)電路充放電時(shí)間常數(shù)、A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間和采樣信號(hào)的穩(wěn)定性判據(jù)，自動(dòng)控制4種模式的周期長(zhǎng)度，故又可稱(chēng)為程控激勵(lì)模式，當(dāng)被選中單元施加激勵(lì)后，即T1開(kāi)始，產(chǎn)生的感生電荷流入電荷檢測(cè)電路，當(dāng)充放電時(shí)間常數(shù)一定時(shí)，電荷檢測(cè)電路上的輸出電壓穩(wěn)定，硬件濾波后，立即啟動(dòng)A/D進(jìn)行采樣(即氏D時(shí)刻開(kāi)始采樣)，為提高精度，采樣次數(shù)提高為n次，當(dāng)n次AD采樣結(jié)束時(shí)，送入濾波單元*定咒次采樣信號(hào)的穩(wěn)定性，若滿足*定指標(biāo)要求，則通過(guò)單片機(jī)程序控制I/O單元，強(qiáng)迫中止對(duì)被測(cè)電容的選通，同時(shí)使被測(cè)電容發(fā)射極板上的激勵(lì)中斷，并強(qiáng)制拉回低電平，T1結(jié)束;而在T2時(shí)間內(nèi)，激勵(lì)信號(hào)均為低電平，以降低功耗，設(shè)在瞬間激勵(lì)序列內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)極板靜止且激勵(lì)電壓為常量U0或0，則在P1～P4模式下激勵(lì)，接收極板上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷分別為s、s-、c、c-以這種程控激勵(lì)模式的設(shè)計(jì)與原比例式電容角位移傳感器中的激勵(lì)模式相比，不僅充分節(jié)約了時(shí)間，提高了采樣精度，而且有效地降低了傳感器功耗。
