發(fā)布時(shí)間：2021-04-21 09:59

　　電容傳感器技術(shù)作為高精度測(cè)量的核心技術(shù),現(xiàn)已應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的檢測(cè)控制系統(tǒng)之中。應(yīng)用電容傳感器進(jìn)行微距檢測(cè)的技術(shù)已經(jīng)非常的成熟,并且其具備生產(chǎn)成本低廉、測(cè)量范圍大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn),可以在高溫、低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)輻射等眾多惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作。波紋板焊接還存在眾多困難,因焊接變形引起的下波板變形給實(shí)時(shí)焊縫跟蹤帶來(lái)了困難。實(shí)現(xiàn)波紋板焊接自動(dòng)化的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)波紋板折線焊縫的實(shí)時(shí)精確跟蹤。為能夠?qū)崿F(xiàn)波紋板焊縫跟蹤的焊接工藝,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高靈敏度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)靈敏、傳感范圍大、抗干擾能力強(qiáng)傳感器結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)波紋板焊縫跟蹤的重要前提。本課題主要針對(duì)波紋板焊縫跟蹤,提出了利用電容傳感器實(shí)現(xiàn)波紋焊縫跟蹤的方法,設(shè)計(jì)了一種利用多極陣列電容散射場(chǎng)進(jìn)行波紋板焊縫跟蹤的傳感器結(jié)構(gòu)。通過(guò)建立多極陣列電容傳感器的數(shù)學(xué)物理模型,分析多極陣列電容傳感器的邊緣電容的計(jì)算方法,并分析了影響電容傳感器穿透性和靈敏性的因素。通過(guò)COMSOL仿真軟件對(duì)電容傳感器的幾何參數(shù)進(jìn)行有限元仿真,并對(duì)邊緣電場(chǎng)的穿透性和靈敏度性能參數(shù)進(jìn)行了仿真分析。對(duì)波紋板焊縫跟蹤系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)的組成進(jìn)行詳細(xì)介紹,系統(tǒng)軟硬件電路設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 波紋板焊接跟蹤傳感器的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機(jī)械式電弧傳感器
        1.2.2 激光視覺(jué)傳感器
    1.3 電容傳感器的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用
    1.4 課題研究的指導(dǎo)思想及其意義
    1.5 課題研究的主要內(nèi)容
第2章 多極陣列電容傳感器理論研究
    2.1 多極陣列電容傳感器邊緣效應(yīng)基本原理概述
        2.1.1 邊緣效應(yīng)場(chǎng)的分布
        2.1.2 邊緣效應(yīng)的軟場(chǎng)特性
    2.2 多極陣列電容傳感器數(shù)學(xué)模型
    2.3 焊縫跟蹤可行性分析
        2.3.1 焊縫跟蹤的基本理論分析與求解方法
        2.3.2 焊縫跟蹤方法的分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 多極陣列電容傳感器有限元結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    3.1 陣列電容傳感器有限元理論分析
    3.2 陣列電容傳感器關(guān)鍵參數(shù)分析
        3.2.1 極板材料選擇
        3.2.2 電容極板結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)分析
        3.2.3 屏蔽層對(duì)電場(chǎng)性能的影響
    3.3 電容傳感器性能參數(shù)的有限元分析
        3.3.1 穿透性分析
        3.3.2 靈敏度分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 多極陣列電容傳感器焊縫跟蹤系統(tǒng)
    4.1 焊縫跟蹤系統(tǒng)概述
        4.1.1 焊縫跟蹤系統(tǒng)的工作原理
        4.1.2 焊縫跟蹤系統(tǒng)的特點(diǎn)
    4.2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)
        4.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊
        4.2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸模塊
        4.2.3 系統(tǒng)控制模塊
    4.3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
        4.3.1 數(shù)據(jù)采集與傳輸
        4.3.2 EM模塊執(zhí)行調(diào)節(jié)
    4.4 試驗(yàn)平臺(tái)搭建
    4.5 本章小結(jié)
第5章 焊縫跟蹤的試驗(yàn)對(duì)比分析
    5.1 信號(hào)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性試驗(yàn)
        5.1.1 信號(hào)采集系統(tǒng)的噪聲試驗(yàn)
        5.1.2 陣列電容傳感器的線性度試驗(yàn)
    5.2 焊縫偏差信號(hào)提取
        5.2.1 左右偏差試驗(yàn)
        5.2.2 高低偏差試驗(yàn)
        5.2.3 波紋板特征點(diǎn)信號(hào)提取
    5.3 信號(hào)濾波處理
        5.3.1 信號(hào)濾波處理方法及分析
        5.3.2 偏差信號(hào)濾波處理結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄（攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果）


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新自適應(yīng)閾值的小波濾波在被動(dòng)聲源定位中應(yīng)用[J]. 闞閱,查富生,王鵬飛,李滿天,宋寶玉.  機(jī)械與電子. 2017(02)
[2]陣列式靜電-電容傳感器靈敏度特性研究[J]. 王勝南,許傳龍,李健,王式民.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2016(09)
[3]全柔性電容式觸覺(jué)傳感陣列設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[J]. 郭小輝,黃英,騰珂,汪衛(wèi)華,劉彩霞,劉平.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2015(09)
[4]波紋板焊縫跟蹤激光傳感器的性能研究[J]. 崔筱瑋,田松亞,熊憶明,牛大力.  電焊機(jī). 2015(05)
[5]基于正交試驗(yàn)方法的相鄰電容傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 龔裕,朱海業(yè),李楠.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(01)
[6]雙陣列式電容傳感器特性研究[J]. 楊道業(yè),徐鋅鋒,李鵬.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(10)
[7]基于COMSOL多物理場(chǎng)耦合仿真建模方法研究[J]. 李淑君,王惠泉,趙文玉,孟文俊,文豪.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2014(04)
[8]幾何參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)相鄰電容傳感器性能的影響[J]. 李楠,韓穎.  西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(02)
[9]焊接自動(dòng)化技術(shù)研究[J]. 李京,楊建東,田春林.  機(jī)械工程師. 2013(12)
[10]一種電容陣列結(jié)構(gòu)的10位8通道1MS/s逐次逼近AD轉(zhuǎn)換器[J]. 陳宏銘,許升睿,曾玉光.  中國(guó)集成電路. 2013(10)

博士論文
[1]相鄰電容傳感器設(shè)計(jì)及ECT技術(shù)研究[D]. 李楠.西安電子科技大學(xué) 2010

碩士論文
[1]一種基于電容邊緣效應(yīng)的玻璃表面水量測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D]. 周健.東北大學(xué) 2013
[2]電容層析成像技術(shù)中電容傳感器的設(shè)計(jì)[D]. 李晟.西安電子科技大學(xué) 2012
[3]氣固兩相流流動(dòng)參數(shù)檢測(cè)方法研究[D]. 張文景.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3151548