電容傳感器技術作為高精度測量的核心技術,現已應用于工業(yè)自動化領域的檢測控制系統(tǒng)之中。應用電容傳感器進行微距檢測的技術已經非常的成熟,并且其具備生產成本低廉、測量范圍大、動態(tài)響應靈敏等優(yōu)點,可以在高溫、低溫、強磁場、強輻射等眾多惡劣的環(huán)境下長期工作。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時焊縫跟蹤帶來了困難。實現波紋板焊接自動化的關鍵是實現波紋板折線焊縫的實時精確跟蹤。為能夠實現波紋板焊縫跟蹤的焊接工藝,設計結構簡單、高靈敏度、動態(tài)響應靈敏、傳感范圍大、抗干擾能力強傳感器結構是實現波紋板焊縫跟蹤的重要前提。本課題主要針對波紋板焊縫跟蹤,提出了利用電容傳感器實現波紋焊縫跟蹤的方法,設計了一種利用多極陣列電容散射場進行波紋板焊縫跟蹤的傳感器結構。通過建立多極陣列電容傳感器的數學物理模型,分析多極陣列電容傳感器的邊緣電容的計算方法,并分析了影響電容傳感器穿透性和靈敏性的因素。通過COMSOL仿真軟件對電容傳感器的幾何參數進行有限元仿真,并對邊緣電場的穿透性和靈敏度性能參數進行了仿真分析。對波紋板焊縫跟蹤系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)的組成進行詳細介紹,系統(tǒng)軟硬件電路設計,數據采集與轉換... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數】：77 頁

【學位級別】：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狀
        1.2.1 機械式電弧傳感器
        1.2.2 激光視覺傳感器
    1.3 電容傳感器的研究現狀與應用
    1.4 課題研究的指導思想及其意義
    1.5 課題研究的主要內容
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基本原理概述
        2.1.1 邊緣效應場的分布
        2.1.2 邊緣效應的軟場特性
    2.2 多極陣列電容傳感器數學模型
    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
第3章 多極陣列電容傳感器有限元結構優(yōu)化
    3.1 陣列電容傳感器有限元理論分析
    3.2 陣列電容傳感器關鍵參數分析
        3.2.1 極板材料選擇
        3.2.2 電容極板結構幾何參數分析
        3.2.3 屏蔽層對電場性能的影響
    3.3 電容傳感器性能參數的有限元分析
        3.3.1 穿透性分析
        3.3.2 靈敏度分析
    3.4 本章小結
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
    4.2 系統(tǒng)硬件電路的設計
        4.2.1 數據采集模塊
        4.2.2 數據轉換傳輸模塊
        4.2.3 系統(tǒng)控制模塊
    4.3 系統(tǒng)軟件的設計
        4.3.1 數據采集與傳輸
        4.3.2 EM模塊執(zhí)行調節(jié)
    4.4 試驗平臺搭建
    4.5 本章小結
第5章 焊縫跟蹤的試驗對比分析
    5.1 信號采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性試驗
        5.1.1 信號采集系統(tǒng)的噪聲試驗
        5.1.2 陣列電容傳感器的線性度試驗
    5.2 焊縫偏差信號提取
        5.2.1 左右偏差試驗
        5.2.2 高低偏差試驗
        5.2.3 波紋板特征點信號提取
    5.3 信號濾波處理
        5.3.1 信號濾波處理方法及分析
        5.3.2 偏差信號濾波處理結果
    5.4 本章小結
結論與展望
參考文獻
致謝
附錄（攻讀碩士學位期間的研究成果）


【參考文獻】：
期刊論文
[1]新自適應閾值的小波濾波在被動聲源定位中應用[J]. 闞閱,查富生,王鵬飛,李滿天,宋寶玉.  機械與電子. 2017(02)
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[3]全柔性電容式觸覺傳感陣列設計與實驗[J]. 郭小輝,黃英,騰珂,汪衛(wèi)華,劉彩霞,劉平.  電子測量與儀器學報. 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. 2015(05)
[5]基于正交試驗方法的相鄰電容傳感器優(yōu)化設計[J]. 龔裕,朱海業(yè),李楠.  北京工業(yè)大學學報. 2015(01)
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[7]基于COMSOL多物理場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.  機械工程與自動化. 2014(04)
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[10]一種電容陣列結構的10位8通道1MS/s逐次逼近AD轉換器[J]. 陳宏銘,許升睿,曾玉光.  中國集成電路. 2013(10)

博士論文
[1]相鄰電容傳感器設計及ECT技術研究[D]. 李楠.西安電子科技大學 2010

碩士論文
[1]一種基于電容邊緣效應的玻璃表面水量測試系統(tǒng)設計及實現[D]. 周健.東北大學 2013
[2]電容層析成像技術中電容傳感器的設計[D]. 李晟.西安電子科技大學 2012
[3]氣固兩相流流動參數檢測方法研究[D]. 張文景.內蒙古科技大學 2011



本文編號：3151548