本文關(guān)鍵詞：精密位移、振動(dòng)測(cè)量的電容法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 非接觸式電容測(cè)微技術(shù)是微/納米測(cè)量新技術(shù)中重要的一種,在近年來(lái)得到迅速發(fā)展。它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、溫度穩(wěn)定性好、測(cè)量范圍大、精度高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)固有頻率高等特點(diǎn)。因而在航空、航天、工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)等領(lǐng)域的微小位移、振動(dòng)、尺寸、角度、壓力測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。 電容測(cè)微技術(shù)在靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)量方面已有較多研究成果,但在動(dòng)態(tài)測(cè)量方面正處于攻堅(jiān)階段。比如動(dòng)態(tài)濾波問(wèn)題,傳感器和測(cè)量電路動(dòng)態(tài)頻響的提高,信號(hào)幅值精密測(cè)量和波形顯示,穩(wěn)定性問(wèn)題等等都亟待解決。本文研究的目的就是在提高靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)量精度與穩(wěn)定性基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究和實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)量。 本文對(duì)精密位移、振動(dòng)測(cè)量的電容法原理做了較為系統(tǒng)、詳盡的分析與闡述;對(duì)影響電容傳感器輸出特性的因素進(jìn)行了理論分析與計(jì)算,對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化與設(shè)計(jì);對(duì)測(cè)量用動(dòng)態(tài)濾波器進(jìn)行了仿真分析與比較研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了0～3kHz精密振動(dòng)信號(hào)測(cè)量的動(dòng)態(tài)濾波電路,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明能滿足實(shí)際需求�；诟咚賃SB型數(shù)據(jù)采集,建立并實(shí)現(xiàn)了分辨率為10納米的電容法精密振動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng),并在大量的實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,對(duì)電路進(jìn)行了許多改進(jìn),使儀器系統(tǒng)穩(wěn)定與可靠性得到提高。 對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的主要誤差來(lái)源做了詳細(xì)的理論分析,利用回歸分析方法進(jìn)行非線性誤差補(bǔ)償修正,提高了系統(tǒng)精度。最后,對(duì)精密位移、振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的進(jìn)一步研究提出了新的看法。
【關(guān)鍵詞】：精密測(cè)量 位移 振動(dòng) 電容傳感器 動(dòng)態(tài)濾波器
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TH82
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 圖表清單11-13
• 1 引言13-17
• 1.1 精密測(cè)量的電容方法概述13-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文研究任務(wù)16-17
• 2 電容法精密位移、振動(dòng)測(cè)量原理17-28
• 2.1 平行板電容傳感器原理17-22
• 2.1.1 變極距型電容傳感器17-20
• 2.1.2 變面積型電容傳感器20-21
• 2.1.3 變介質(zhì)型電容傳感器21-22
• 2.2 電容式傳感器等效電路22-23
• 2.3 幾種測(cè)微電路的基本測(cè)量原理23-27
• 2.3.1 變壓器式交流電橋電路23-24
• 2.3.2 二極管雙T型電路24-25
• 2.3.3 調(diào)頻法測(cè)量電路25-26
• 2.3.4 運(yùn)算式放大電路26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 電容傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)28-40
• 3.1 傳感器探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-32
• 3.1.1 雜散電容28-29
• 3.1.2 探頭的外屏蔽層設(shè)計(jì)29-30
• 3.1.3 電容的邊緣效應(yīng)及對(duì)測(cè)量的影響30
• 3.1.4 避免邊緣效應(yīng)的方法30-31
• 3.1.5 電容傳感器探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最終方案31-32
• 3.2 減小和消除各類(lèi)分布電容的方法32-36
• 3.2.1 浮地法32
• 3.2.2 動(dòng)極接地法32
• 3.2.3 簡(jiǎn)縮聯(lián)線法32-33
• 3.2.4 雙屏蔽電纜33
• 3.2.5 驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)33-36
• 3.3 傳感器尺寸設(shè)計(jì)36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 電容法精密位移、振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-64
• 4.1 精密穩(wěn)幅振蕩器設(shè)計(jì)41-43
• 4.1.1 正弦波振蕩器的振蕩條件41-42
• 4.1.2 振蕩器設(shè)計(jì)42-43
• 4.2 儀器主放大器電路設(shè)計(jì)43-44
• 4.3 精密整流電路設(shè)計(jì)44-45
• 4.4 動(dòng)態(tài)濾波電路設(shè)計(jì)45-53
• 4.4.1 動(dòng)態(tài)濾波器方案設(shè)計(jì)45-48
• 4.4.2 仿真分析與實(shí)際測(cè)試比較研究48-52
• 4.4.3 動(dòng)態(tài)濾波器設(shè)計(jì)小結(jié)52-53
• 4.5 儀器的調(diào)零及輸出靈敏度量化電路設(shè)計(jì)53
• 4.6 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)53-55
• 4.7 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)55-63
• 4.7.1 采集卡主要技術(shù)指標(biāo)56-57
• 4.7.2 數(shù)據(jù)采集卡接口定義57
• 4.7.3 采集函數(shù)介紹57-61
• 4.7.4 數(shù)據(jù)采集界面設(shè)計(jì)61-63
• 4.8 本章小結(jié)63-64
• 5 電容測(cè)微儀穩(wěn)定性及誤差分析64-73
• 5.1 穩(wěn)定性因素分析64-67
• 5.1.1 穩(wěn)壓電源與穩(wěn)幅振蕩器64
• 5.1.2 主放大器64-65
• 5.1.3 加屏蔽盒與接地65-66
• 5.1.4 傳感器66
• 5.1.5 動(dòng)態(tài)濾波電路與電路調(diào)零66-67
• 5.1.6 高穩(wěn)定性數(shù)字顯示表頭67
• 5.2 電容測(cè)微儀測(cè)量誤差分析67-72
• 5.2.1 由傳感器制造誤差而引起的測(cè)量誤差67-68
• 5.2.2 驅(qū)動(dòng)方案不完善產(chǎn)生的測(cè)量誤差68
• 5.2.3 運(yùn)算電路不理想產(chǎn)生的測(cè)量誤差68-69
• 5.2.4 傳感器安裝傾斜產(chǎn)生的測(cè)量誤差69-70
• 5.2.5 信號(hào)源幅值不穩(wěn)定產(chǎn)生的測(cè)量誤差70
• 5.2.6 溫度漂移所產(chǎn)生的測(cè)量誤差70-71
• 5.2.7 被測(cè)件曲率半徑變化產(chǎn)生的測(cè)量誤差71-72
• 5.2.8 工作介質(zhì)介電常數(shù)變化產(chǎn)生的測(cè)量誤差72
• 5.2.9 系統(tǒng)總的測(cè)量誤差72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 6 數(shù)據(jù)采集、誤差修正及儀器系統(tǒng)測(cè)試73-86
• 6.1 靜態(tài)微位移測(cè)試73-76
• 6.2 動(dòng)態(tài)精密振動(dòng)測(cè)試76-82
• 6.2.1 敲擊法產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)76-78
• 6.2.2 利用壓電陶瓷振動(dòng)變形產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)78-82
• 6.3 傳感器測(cè)試結(jié)果的非線性修正方法82-85
• 6.3.1 一元線性回歸83-84
• 6.3.2 曲線擬合84-85
• 6.4 本章小結(jié)85-86
• 7 論文總結(jié)與展望86-88
• 7.1 論文總結(jié)86-87
• 7.2 研究工作展望和建議87-88
• 參考文獻(xiàn)88-90
• 附錄A90-91
• 作者簡(jiǎn)歷91-93
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集93

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 鄭銀濤;郝育聞;金明錄;;基于改進(jìn)型精密整流電路的電容式微位移傳感器設(shè)計(jì)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2010年11期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 鄭銀濤;基于平板式電容的微位移測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2010年

2 于士誠(chéng);調(diào)頻式電容位移傳感器中若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 羅浩菱;基于光學(xué)干涉相位檢測(cè)的MEMS陀螺信號(hào)讀出技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2011年

4 嚴(yán)瓊;激光切割電容式Z浮微小電容檢測(cè)系統(tǒng)的研究[D];華中科技大學(xué);2011年

5 張東亮;基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膭?dòng)壓氣浮軸承剛度測(cè)量研究[D];北京交通大學(xué);2010年

6 胡靜;基于DSP數(shù)字濾波的轉(zhuǎn)靶振動(dòng)測(cè)量研究[D];北京交通大學(xué);2010年

7 程大鵬;基于電容傳感器的薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)研究[D];桂林電子科技大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：精密位移、振動(dòng)測(cè)量的電容法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：426337