全數(shù)字式電容位移傳感器的研制.pdf

1、由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)特性好、能實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，電容位移傳感器廣泛應(yīng)用于超精密加工、高精度定位、超精密測(cè)量等領(lǐng)域?，F(xiàn)有電容位移傳感器普遍采用測(cè)頭與測(cè)量電路分立式設(shè)計(jì)，信號(hào)傳輸電纜的寄生電容等分布參數(shù)對(duì)傳感器的分辨力、穩(wěn)定性等性能影響顯著，因此信號(hào)傳輸距離受到嚴(yán)重限制。如何保證電容模擬信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及減少漂移，就成了影響電容傳感器性能的關(guān)鍵。
　　本文對(duì)目前廣泛應(yīng)用的電容測(cè)量電路進(jìn)行了較系統(tǒng)的歸納和分析。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)

2、了以電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器為主的測(cè)量電路，采用將該測(cè)量電路完全內(nèi)置于傳感器測(cè)頭的思想，研制出一種新型的全數(shù)字式電容位移傳感器。其測(cè)量電容值的數(shù)字化過程全部在測(cè)頭內(nèi)部完成，由測(cè)頭直接輸出數(shù)字信號(hào)并由單片機(jī)進(jìn)行處理，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)電路中沒有影響測(cè)量穩(wěn)定性以及產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的元器件，有效解決了傳統(tǒng)電容傳感器存在的穩(wěn)定性差和漂移大的技術(shù)問題。具體研究工作如下：
　　首先，根據(jù)課題需要達(dá)到的指標(biāo)，對(duì)傳感器測(cè)頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并給出了各部分尺

3、寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)。
　　其次，傳感器采用MSP430F149單片機(jī)作為主控芯片，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)的智能化，完成了集采集、處理、控制于一體的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)。
　　再次，研制了基于CY7C68013A芯片的USB2.0接口模塊，傳輸速度達(dá)到16Mb/s，完成了上位機(jī)應(yīng)用程序的編寫,實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)接口。
　　最后，采用PI公司的壓電陶瓷微動(dòng)臺(tái)完成了對(duì)傳感器的標(biāo)定，并進(jìn)行了精度比對(duì)實(shí)驗(yàn)。
　　綜