水平仪的设计与研究

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1、水平仪的设计与研究摘要摘要基于传感器、数字信号处理、单片机技术的数字水平仪是当前倾角测试仪器数字化发展的方向。利用角度传感器感应水平倾角，通过信号处理和单片机的控制、运算将倾角以数值的形式直接在数码管上显示或上传到计算机进行显示、处理，从而使角度测量变得方便、快捷，实现了倾角的高精度测量。本文提出了差动式倾角电容传感器在分辨力为0．001mm/m的智能电子水平仪的应用方案，差动输出信号通过交流放大、整流滤波、直流放大后被送到A/D转换器。采用ICL8038集成芯片作为差动电容电桥的激励电源，使用AD7706对所得信号进行A/D转换，并给出了零点和温度补偿方法。通过对温

2、度补偿原理的理论推导，提出了智能电子水平仪中的温度补偿策略。提出了使用软件和硬件结合等多项自动补偿与自动校正技术进行温度补偿，最大限度简化了电路，提高了系统的稳定性和可靠性。关键词　智能电子水平仪；差动电容传感器；温度补偿；自动调零I燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractBasedonsensor,digitalsignalprocessandSCMtechnology，ahighprecisiondigitalgradienterisintroduced．Byusinganglesensortomeasurelevelobliquity，andusingMC

3、Utocontrolandcalculatelevelobliquity，thevalueoflevelobliquitygivenbynumericalformisshowedthroughdigitron，oruploadedtocomputertodisplayandprocess．Themeasurementbyusingthedigitalgradienterisconvenient，whilerapidoperated，andhashighprecision．Theapplicationproposalofdifferentialcapacitivesen

4、sorinintellectualelectroniclevelgaugewithresolution0.001mm/mwasintroduced．DifferentialoutputsignalwassenttotheA/Dconverter,throughtheACzoom,rectificationfilterandDCzoom.ItusedintegratedchipICL8038toexcitethedifferentialcapacitorbridge．AD7706wasusedtoconvertthesamplingsignalstodigitalsig

5、na1．Finallythekeypointfortemperaturecompensationandzerocompensationwereintroduced.Viathetheoreticderivationoftemperaturecompensation，thetemperaturecompensationstrategyofintellectelectroniclevelinstrumentisintroduced．Severalautomaticcompensationandautomaticcalibrationtechniques,suchasint

6、egrationofsoftwareandhardware，areputforwardtosimplifytheelectriccircuitandimprovethestabilityandreliabilityofthesystem．Keywords　intellectualelectroniclevelgauge;differentialcapacityprinciple;temperaturecompensation;AutomaticzeroadjustI第1章绪论第1章绪论1.1课题背景1.1.1课题的目的和意义水平仪从过去简单的气泡水平仪到现在的电子水平

7、仪已经历经多次更新。电子水平仪是一种非常急需的测量小角度的量具。用它可测量对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度，机床、仪器导轨的直线度，工作台平面度，以及平板的平面度等。在机械测量及光机电技术一体化技术应用中占有重要地位。随着精密制造技术的发展，已有的电子水平仪不能满足精度要求，国内数显式电子水平仪灵敏度、反应时间等与国外相比，差距较大。研究分辨率更高、性能更好的智能电子水平仪具有重要意义。随着计算机应用技术的不断发展，微控制器在工业测量和控制领域内的应用越来越广泛；在很多计量检测仪器中应用了单片机，使计量检测仪器具有了一定程度的智能，但在