基于位移测量的差动电容传感器研究.pdf

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1、学校代码：10255学号：211087基于位移测量的差动电容传感器研究TheResearchofCapacitanceSensorBasedonDisplacementMeasurement学科专业：检测技术与自动化装置论文作者：海静指导老师：卢文科答辩日期：2014年2月22日东华大学学位论文原创性声明／I．I]I+‘IH／。／]／+uIl6I／]]II≯]]]／]／／为III／嬲IH本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中

2、已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：溺日期：伽l弓年f砂月f『日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文

3、。保密口，在——年解密后适用本版权书。本学位论文属于f不保密do学位论文作者签名：指导教师签名：v、P、丫弧冷V日期：砷侈年，渭I1日日期：≯，弓年fv月l1日东华大学硕士学位论文基于位移测量的差动电容传感器研究摘要目前市面上测量位移的工具有很多，电容式传感器作为其中之一，它的主要优势在于其结构简单，输出阻抗较低，动态性能好，灵敏度高，能够实现非接触式测量等，因此能在精密测量等领域得到广泛的应用。但是电容位移传感器也存在缺陷，首先是输出信号较小，给信号采集带来一定困难，其次是它的输入输出特性存在一定的非线

4、性，因此提高电容传感器性能的重点与难点就在于如何有效的提取电容信号以及对其输入输出特性进行合理的非线性处理。本文基于变面积式电容位移传感器输出信号特点，对电容检测电路及非线性校正技术进行了深入的研究。考虑到电容传感器的寄生电容和分布电容，采用精密的电容检测电路，提高电容检测精度。为了使电容传感器的输入输出特性具有更好的线性度，我们提出使用曲线拟合法中的最小二乘法来实现系统的非线性自校正功能。通过实验标定，根据实验数据计算出输出电容值与输入位移之间的的函数关系式。通过对最大相对误差的分析，实现电容传感器的非

5、线性白校正的目的，最终使非线性误差从校正前的5．6％降低到1．o％～1．2％。硬件方面本文将电容传感器与单片机STCl5F408AD术H结合，将函数关系式存储于控制器中，设计出一套智能测距系统，该系统包含了电容传感基于位移测量的差动电容传感器研究器调理电路、直流稳压电源电路、温度采集电路、报警电路、按键电路、复位电路、LCD显示电路及与PC机连接的串口通信电路。软件开发环境选择使用KeilC51编程。本文最终完成了差动式变面积电容传感器智能位移测量系统的研制，顺利完成了预定的研究工作，设计出的系统可以用在

6、对物体形变等测量工作方面，测量范围在．2．5mm～2．5mm量程范围内，分辨率为0．1um。关键词：差动变面积式，位移测量，曲线拟合，CAV414东华大学硕士学位论文基于位移测量的差动电容传感器研究THERESEARCHOFCAPACITANCESENSORBASEDONDISPLACEMENTMEASUREMENTABSTRACTTherearemanytoolsformeasuringdisplacementonthemarket．Capacitivesensorisoneofthesemeasuri

7、ngtools，whichhastheseadvantagesofthesimplestructure，thelowoutputimpedance，gooddynamicperformance，highsensitivity，non—contactmeasuringandSOon．However，capacitivedisplacementsensorisdeficient．Firstly，duetothesmalloutputsignalofthecapacitancesensor，itmakesgre

8、attroublefordatacollection．Secondly，therelationbetweeninputandoutputexhibitsnon—linearityinthecapacitivesensor．Therefore，theemphasisanddifficultylieinhowtoextractcapacitivesignalandhowtoearlyOuteffectivenon—linearit