基于微小电容的弹簧检长仪的设计

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1、武汉理工人学硕士学位论文摘要随着科学技术和现代工业的飞速发展，对精密测量仪器的分辨力、精度和稳定性的要求也越来越高，基于此本文提出了一种基于微小电容的精密测量微小位移的弹簧检长仪的设计，并对基于微小电容的弹簧检长仪的工作原理及其关键技术做了系统的、详尽的分析论述。精密弹簧检长仪是一种非接触式精密测量微小相对位移的仪器，具有温度稳定性好、测量范围大、测量精度高、动态响应好、结构简单等一些优点，适合应用于现代工业生产测量要求。精密弹簧检长仪的电容传感器调理电路采用了惠斯登电桥的变型形式，即由一个固定电容和一个可变电容取代

2、两个电阻，与另外两个电阻组成电容电桥。传感器结构形式采用圆筒结构形成固定电容，而传感器探头端面与在线生产的弹簧端面形成可变电容，再配以电阻组成一个电容电桥，将测量微小位移的变化转化为电信号的变化。这种传感器结构简单，这样用于在线检测时此探头安装方便，配合后续的高精度的检测电路和PCI04控制系统，实现了仪器的智能化。不仅能实现高精度、高效率的非接触测量，而且易于实现动态采样、实时在线测量的自动化要求，因而在现代的工业测量中具有很广的应用前景。本文的主要内容归纳如下：1)设计了传感器结构并加以优化，以能满足本测控系统要

3、求。2)设计传感器信号的检测电路并确定电路参数。3)优化测控系统，提高整个系统的稳定性。关键词：微小电容测量；小位移测量；弹簧检长武汉理工大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofscience，technologyandmodernindustry,thereisagreaterdemandforthefinemeasuringinstrumentofhigherprecision，resolutionandstability．Thereforethispaperdesign

4、saspringlengthmeasurementinstrumentbasedonthemicro-capacitance，whichcanmeasuretheinfinitesimaldisplacementaccurately．Itsworkingprincipleandthekeytechnologyareanalyzedsystematically．Asanon·contactspringlengthmeasurementinstrument，ithastheadvantagesofhigherstabil

5、ityandprecision,widermeasurementrange，greaterdynamicresponse，moresimplestructure．ItCansatisfythedemandofmodemindustrymeasurement．ThecapacitytransducertranslationcircuitadoptsthevariantversionofWheatstonebridge，whichtworesistancesarereplacedbyanaturalcapacitance

6、andavariablecapacitance．Sothecapacitancebridgeconsistsoftworesistancesandthebothcapacitances．Thetransducer’Scylindricalstructureformsthenaturalcapacitance．Andtherangeofthetransducerprobeandtheon-lineproducingspringformthevariablecapacitance．Thebothcapacitancesw

7、ithtworesistancesconstitutethecapacitancebridge，whichmeasuresthechangeofelectricalsignalreplacinginfinitesimaldisplacement．Thistransducerstructureissimpleandtheprobeinstallationisveryconvenient．Combiningwithsubsequenthigherprecisiondetectioncircuitandpcl04contr

8、olsystem，thisinstrumentbecomeintellectualized．Itnotonlycarriesouthigherprecisionandefficiencynon-contactmeasurement，butalsoCansatisfythedemandofdynamicsamplingandreal—timeon