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《北京交通大学》 2008年
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精密位移、振动测量的电容法研究

朱义强  
【摘要】: 非接触式电容测微技术是微/纳米测量新技术中重要的一种,在近年来得到迅速发展。它具有动态响应快、温度稳定性好、测量范围大、精度高、体积小、重量轻、结构简单、系统固有频率高等特点。因而在航空、航天、工业生产部门等领域的微小位移、振动、尺寸、角度、压力测量中得到广泛应用。 电容测微技术在静态和准静态测量方面已有较多研究成果,但在动态测量方面正处于攻坚阶段。比如动态滤波问题,传感器和测量电路动态频响的提高,信号幅值精密测量和波形显示,稳定性问题等等都亟待解决。本文研究的目的就是在提高静态和准静态测量精度与稳定性基础上,重点研究和实现动态信号测量。 本文对精密位移、振动测量的电容法原理做了较为系统、详尽的分析与阐述;对影响电容传感器输出特性的因素进行了理论分析与计算,对其结构尺寸进行了优化与设计;对测量用动态滤波器进行了仿真分析与比较研究,设计并实现了0~3kHz精密振动信号测量的动态滤波电路,实验结果表明能满足实际需求。基于高速USB型数据采集,建立并实现了分辨率为10纳米的电容法精密振动动态测试系统,并在大量的实验研究基础上,对电路进行了许多改进,使仪器系统稳定与可靠性得到提高。 对整个测试系统的主要误差来源做了详细的理论分析,利用回归分析方法进行非线性误差补偿修正,提高了系统精度。最后,对精密位移、振动测量系统的进一步研究提出了新的看法。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TH82

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 郑银涛;郝育闻;金明录;;基于改进型精密整流电路的电容式微位移传感器设计[J];传感技术学报;2010年11期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 郑银涛;基于平板式电容的微位移测量系统设计[D];大连理工大学;2010年
2 于士诚;调频式电容位移传感器中若干关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 罗浩菱;基于光学干涉相位检测的MEMS陀螺信号读出技术研究[D];重庆大学;2011年
4 严琼;激光切割电容式Z浮微小电容检测系统的研究[D];华中科技大学;2011年
5 张东亮;基于无线数据传输的动压气浮轴承刚度测量研究[D];北京交通大学;2010年
6 胡静;基于DSP数字滤波的转靶振动测量研究[D];北京交通大学;2010年
7 程大鹏;基于电容传感器的薄膜厚度测量系统研究[D];桂林电子科技大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张宇华,王晓琳,张国雄,郑义忠;电容测微仪动态特性的改进及标定方法[J];北京理工大学学报;1999年01期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 黄林;陈向东;谢宁宁;李晓钰;;基于AD7150微位移电容传感器的研究[J];半导体技术;2012年06期
7 杨树明,朱强,赵则祥,蒋庄德;纳米压入法测量中初始接触点判断问题研究[J];微纳电子技术;2003年Z1期
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9 张泽勋;侯贵廷;秦其明;李培军;;深部地质信息的超低频电磁探测研究[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2009年02期
10 赵翠吉;万能测长仪的测量误差分析及其修正[J];北方工业大学学报;1989年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张青锁;刘占时;;数字地形图的误差校正[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
2 郭华;;正温度系数热敏电阻(PTC)及其在燃滤加热器中的应用[A];经济策论(下)[C];2011年
3 万维汉;张海峰;;基于先验知识的旋流器溢流粒度软测量[A];2011中国有色金属行业仪表自动化学术会议论文集[C];2011年
4 李盛林;胡天玉;梅华;;自动观测系统的采样间隔时间研究[A];“2010年北京气象学会中青年优秀论文评选”学术研讨会论文集[C];2011年
5 廖哲;付军;冷慧敏;;管道内表面α活度监测技术及应用[A];全国核与辐射设施退役学术研讨会论文集[C];2007年
6 蔡丽;;Pspice在电工电子课程教学中的应用[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(上册)[C];2010年
7 周杰;刘付成;张树瑜;;火星探测器地火转移轨道误差分析与控制策略研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(上篇)[C];2011年
8 冯耀国;李新娥;马铁华;;压力动态测试系统的不确定度评定[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会(MCMI'2007)论文集(上册)[C];2007年
9 王瑗;黄学东;赵铁松;;AD590电流温度特性测量实验的计算机数据采集[A];2005年全国高校非物理类专业物理教育学术研讨会论文集[C];2005年
10 朱子新;王怡良;陈栋;张晶;朱春阳;;润滑油金属含量测试的比对方法研究[A];第八届全国摩擦学大会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 刘德铸;声学多普勒流速测量关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王淑珍;基于白光干涉超精密表面形貌测量方法与系统研究[D];华中科技大学;2010年
4 高广玲;电子式电流互感器传变特性及适应性保护原理研究[D];山东大学;2010年
5 赵志超;导弹防御雷达网数据融合技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 黄琛;铁磁性构件脉冲涡流测厚理论与仪器[D];华中科技大学;2011年
7 胡毅;关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究[D];合肥工业大学;2011年
8 张月义;质量损失函数与测量系统校准研究[D];南京理工大学;2010年
9 来志;合成孔径激光雷达系统调频激光器技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 张进;微型零件高精度影像测量系统中关键技术研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张传晖;煤矿架空乘人装置的系统研究[D];山东科技大学;2010年
2 毕博;隔离四通道数字存储示波器的设计与研究[D];山东科技大学;2010年
3 赵昊;微测位移传感器在轮毂跳动量中的应用[D];长春理工大学;2010年
4 张萍;激光合成波长干涉技术的信号处理方法研究[D];浙江理工大学;2010年
5 段志峰;具有最佳预测的多通道水质监测仪系统设计[D];郑州大学;2010年
6 牛灵欣;基于γ射线的工业用煤定量分析[D];郑州大学;2010年
7 陈军;测量不确定度在基础实验中的应用研究[D];山东农业大学;2010年
8 霍亮;两轮自平衡电动车的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 汪溢;智能木材含水率测试仪的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 郑银涛;基于平板式电容的微位移测量系统设计[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李健;余蓓敏;;数据采集系统中的数字滤波处理[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年02期
2 邹学锋;卢新艳;;基于Allan方差的MEMS陀螺仪性能评价方法[J];微纳电子技术;2010年08期
3 张宇华,王晓琳,张国雄,郑义忠;电容测微仪动态特性的改进及标定方法[J];北京理工大学学报;1999年01期
4 姜璐,于远治,吉春生;陀螺仪在导航中的应用及其比较[J];船舶工程;2004年02期
5 孙慧卿,郭志友;传感器的误差补偿技术[J];传感技术学报;2004年01期
6 刘华毅;范世宇;;分段式电容传感器及其应用[J];传感技术学报;2006年01期
7 刘海涛;温志渝;温中泉;;电容式微加速度传感器信号处理电路的设计[J];传感技术学报;2006年05期
8 迟晓珠;崔健;闫桂珍;;MEMS陀螺振动特性试验技术[J];传感技术学报;2008年04期
9 何培杰,陈翠英,王多辉;传感器独立线性度的研究[J];传感器技术;1999年06期
10 孙立宁,晏祖根;电容式微位移传感器设计及其应用研究[J];传感器技术;2005年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 林晓峰;纳米计量的新方法研究及双成像单元原子力显微镜系统的研制[D];浙江大学;2006年
2 唐守龙;高性能CMOS混频器设计技术研究[D];东南大学;2005年
3 王卫国;轮盘低循环疲劳寿命预测模型和试验评估方法研究[D];南京航空航天大学;2006年
4 马宾;基于局部模式耦合理论的耦合型光纤振动传感器设计与应用研究[D];山东大学;2008年
5 王春梅;基于AFM的纳米结构精确测量的方法学和标准化研究[D];上海交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王彤;基于DSP的带有USB接口的数据采集及处理电路的设计[D];浙江大学;2002年
2 张毅;光纤传感位移测量技术的研究[D];四川大学;2002年
3 王洪;旋转机械故障诊断新方法的应用研究与振动监测诊断系统的开发[D];华北电力大学(北京);2003年
4 马廷锋;单片式电容传感器及动态测厚技术的研究[D];河北工业大学;2003年
5 龙始华;基于DDS和DPLL的捷变信号源设计[D];南京理工大学;2004年
6 白国花;电容传感器测量电路的研究与应用[D];中北大学;2005年
7 韩伯贤;四极板电容传感器在微位移测量中应用的研究[D];河北工业大学;2005年
8 杜列波;纳米级光栅位移测量中关键技术的研究[D];国防科学技术大学;2004年
9 赵晋云;智能电容测微仪系统关键技术的研究[D];天津大学;2005年
10 钱征宇;非接触式高度差测试仪的研制[D];天津大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 付永乐;靳鸿;;基于电容传感器旋转轴转速测量系统设计与实现[J];传感器与微系统;2011年06期
2 卢歆;何明轩;李源;傅云霞;汪红;;基于电容式传感测头的电容检测系统的设计[J];传感器与微系统;2011年12期
3 陈洲;李志忠;;基于单周控制的单相三电平APFC电路的研究[J];电气传动;2014年07期
4 骆毅;张志文;;脉冲信号数字滤波以及无缝计数电路设计[J];西安工业大学学报;2012年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 陈泓波;调频式电容位移传感器中鉴频技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 那红旭;基于QD的位移测量系统误差校正方法研究[D];大连海事大学;2012年
3 卢歆;三维微触觉测头校准装置的研究[D];中国计量学院;2012年
4 彭珍;基于DSP的激光切割机高度跟踪系统的研究[D];华中科技大学;2012年
5 梁春燕;基于C8051F020的电疗及疼痛评估系统的初步研究[D];重庆大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张亦奕,贺节,商广义,姚骏恩;原子力显微镜[J];光学学报;1995年01期
2 李钟慎;基于MATLAB设计巴特沃斯低通滤波器[J];信息技术;2003年03期
3 夏世长,陈迪平,王镇道,蒋见花,陈燕;一种多通道数据采集电路的设计[J];湖南大学学报(自然科学版);2000年06期
4 石华峰,尹国华,贺旭军,叶秋文;机车轴承故障诊断[J];机车电传动;2004年02期
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7 刘安伟,杨勇,齐鹏,胡小唐;扫描隧道显微镜轮廓测量数学模型的研究[J];计量学报;1999年01期
8 赵望达;八阶低通椭圆型开关电容滤波器及其应用[J];世界电子元器件;2001年08期
9 陈思;巴特沃斯低通滤波器的简化快速设计[J];信阳师范学院学报(自然科学版);1997年03期
10 芮小健,韩良;压电陶瓷微位移器工程应用研究[J];压电与声光;1992年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程振宇,于华滨,张琢,胡晓东;便携式振动测量系统的研制[J];仪表技术与传感器;2000年04期
2 李文英,刘南平;便携式铁路桥墩振动测量仪[J];自动化与仪表;2000年04期
3 王宇华,段发阶,叶声华,郑义忠,冯心海;旋转叶片振动测量新的技术方案研究[J];仪表技术与传感器;2002年02期
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5 郑德忠,史靖浩,尚丽萍,孙玮;旋转叶片振动测量研究[J];无损检测;2003年07期
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5 林志勇;尹百中;;轴振动测量系统TSI研究和应用[A];中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C];2010年
6 李京胜;孙桥;;DASP在环境振动测量中的应用[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
7 张大兴;贾威;官伯林;;基于光电位移检测的振动测量控制技术[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年
8 高晓婧;;基于GaAs晶体的微小振动非线性干涉测量[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
9 柳鹏;钱立波;;核电厂工艺系统管道振动测量与评价方法初探[A];2010中国核电产业科技创新与发展论坛论文集[C];2010年
10 汤渭霖;;根据实验室振动测量预报鱼雷机械噪声的设想[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 秀荣;便携式振动测量装置[N];农民日报;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱义强;精密位移、振动测量的电容法研究[D];北京交通大学;2008年
2 王运付;线阵CCD激光干涉法振动测量研究[D];电子科技大学;2013年
3 徐军;基于ARM处理器Linux开发平台的发动机振动测量仪的研究与实现[D];南京航空航天大学;2007年
4 赵文生;基于电机电流信号的扭转振动测量及其应用[D];太原理工大学;2006年
5 陈薇薇;基于外光反馈干涉的微小振动测量研究[D];西南交通大学;2007年
6 王海华;基于MSP430的振动测量仪的研制[D];合肥工业大学;2009年
7 胡静;基于DSP数字滤波的转靶振动测量研究[D];北京交通大学;2010年
8 宋宇;动态振动测量系统的研究[D];昆明理工大学;2008年
9 闫正航;激光全息干涉振动测量在平板裂纹识别中的应用研究[D];西北工业大学;2001年
10 吴丽;平面参数的几何光学测量及分析[D];吉林大学;2007年
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