收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

电容式微力测量系统性能分析及关键技术研究

李巨韬  
【摘要】:随着现代科学技术的发展,微纳加工制造、微擦现象的观测、微小质量测量、航空航天领域的精确控制等,大量需要微小力值的计量,所以微力测力系统的研究逐渐展开,并成为重要的研究课题。由于微力测量体系的不完善,其本身的特性显得相对滞后。传力系统的设计方法以及微力测量传感器的研究对微力值计量标准的建立是至关重要的。本文开展了对微力测量系统的综合研究,以微力电容式称重系统为载体,对微力传力系统、传感器结构设计和误差补偿等三个系统,从设计理论和技术创新两个方面进行了研究和探索。主要工作如下:(1)研究了微力测量系统的性能分析方法。在分析其工作原理的基础上,构建了微力测量系统的总体性能指标体系,从精度、量程、重复性、稳定性四个方面分析了性能的影响因素。为分析决定系统性能的关键影响因素,引入TRIZ的冲突分析与解决理论,构建了系统功能模型,详细分析了存在的冲突及根原因。基于此,构建了微力测量系统的性能映射模型,将系统性能映射到了传力机构、传感器及误差补偿等几个部分。(2)针对原传力机构易产生耦合位移、抗偏载能力差的问题,设计了双平行柔性导向机构,并进行了力学性能分析。为了评价其导向性能,通过刚度分析验证其的稳定性。在对柔性梁等效的基础上,提出了抗横向偏载和抗侧向偏载能力的评价方法,利用有限元方法分析了不同结构参数对其抗偏载性能及固有频率的影响,根据分析结果建立了优化双平行柔性机构性能的多目标优化模型,讨论了求解方法,对优化后的结构与原结构的对比,验证了本文设计的优越性。(3)针对原电容式传感器保证精度与提高量程的冲突,设计了双极板变极距式电容传感器,能够在保证精度的条件下将量程提高一倍。从导向刚度和抗扭刚度等方面对其进行了力学性能分析,讨论了各结构参数对性能的影响,通过有限元分析,对设计结果进行了验证,并建立了多目标优化模型对其性能进行了优化。对于电路及控制部分,介绍了双极板电容传感器的信号控制及转换过程,基于单片机设计了控制电路,并设计了相应的实验进行了效果验证。(4)研究了微力测量系统的耦合误差补偿方法。设计了耦合误差测量的实验,测量了微力测量系统在不同温度下的误差变化情况。为了有效进行补偿,讨论了耦合误差的分离方法,根据误差分离原理将其分成了负载误差与热误差,建立了综合误差的数学模型。在此基础上,提出了一种简单的误差补偿原理,针对单次短时间测量和载荷长时间放置两种情况阐述了对应的误差补偿策略。利用单片机设计了误差补偿模块并通过实验验证了微力测量系统在精度、稳定性、重复性方面的性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 沈正行;小电容值的简易测量[J];电测与仪表;1975年04期
2 王亚军;李新娥;孟廷豪;;关于放入式电容测压器电容值的研究与分析[J];科技信息;2011年18期
3 李文莱;大容量电容及其漏阻的测量[J];电测与仪表;1975年03期
4 Daniele Marioli;王道元;;小电容偏差的测量[J];国外计量;1992年03期
5 汪建华;电容运转电机电容值计算公式的推导[J];中小型电机;1998年06期
6 周伟宾;大容量电容测试仪[J];实用电子文摘;1995年10期
7 李艳新,李源生;一种测量电容的实用电路研究[J];辽宁省交通高等专科学校学报;2003年03期
8 Raju R Baddi;;用于测试电容的电路[J];电子设计技术;2011年09期
9 景博;王伟;孙勇;郝中波;;一种通用型数字式飞机电容油量表试验器的设计与实现[J];航空维修与工程;2008年01期
10 马士俊;;分布电容对远距离控制系统的影响及其改善方法探讨[J];电气应用;2009年03期
11 贾智伟,姜涛,李应红;基于调频电容式技术的运动间隙的测量[J];计量技术;2002年12期
12 王崇杰,史若凡;一种简便实用的电容降压方法[J];辽宁师范大学学报(自然科学版);1997年01期
13 彭黎辉,陆耿,张宝芬,廖延彪;电容成像技术及其应用[J];影像技术;2005年02期
14 姚晓平;;电容的特性及选用[J];电源技术应用;2010年03期
15 史海洋;张振波;孙进科;;浅谈电力电容器电容的控制[J];电力电容器与无功补偿;2008年04期
16 窦银科;常晓敏;秦建敏;;电容式水库“断面”检测传感器及其系统设计[J];太原理工大学学报;2010年01期
17 高子伟;徐常生;陈安蓓;田增年;;洗衣机电机用电容的试验分析[J];家用电器科技;1982年02期
18 阎军;检测fF小电容的A/D变换法[J];电测与仪表;1989年07期
19 程鹏;马珺;;用于冰层厚度测量的电容采集系统[J];机械工程与自动化;2011年03期
20 曹东;刘桂雄;邱东勇;程韬波;;磁流体非导体型特殊组合电容传感模型与参数优化(英文)[J];科学技术与工程;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 王伟;景博;;电容连续自动给定技术的研究及其系统实现[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
2 秦建敏;程鹏;李霞;;电容式冰层厚度传感器及其检测方法的研究[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
3 苏宏;杨邦朝;任辉;胡永达;;微波LTCC内埋置电容设计与参数提取[A];中国电子学会第十四届电子元件学术年会论文集[C];2006年
4 胡友旺;贾宏光;李锋;张平;王淑荣;吴一辉;;微电容式Lamb波器件及其制作[A];增强自主创新能力 促进吉林经济发展——启明杯·吉林省第四届科学技术学术年会论文集(上册)[C];2006年
5 樊尚春;梁虹;;电容式固态物含水率传感器的模型[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
6 董乔华;廖小平;;射频微机械可变电容的设计与模拟[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
7 邓将华;李春峰;于海平;刘磊;;电磁铆接放电电容值对2A16铆钉变形的影响[A];2007年全国博士生学术论坛(材料科学与工程学科)论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李巨韬;电容式微力测量系统性能分析及关键技术研究[D];天津大学;2015年
2 张惠良;电容层析成像技术及其在粉料喂料系统设计中的应用研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张艳丽;基于Ansoft Maxwell的计算电容的新型电补偿电极的仿真研究[D];青岛大学;2015年
2 宋飞虎;高精度微弱电容检测系统的研究与设计[D];杭州电子科技大学;2015年
3 李政清;微小型电容式压力测试仪的研究[D];中北大学;2012年
4 刘卓;平板电容式水分仪测量研究[D];东北大学;2010年
5 可杰;基于微小电容的弹簧检长仪的设计[D];武汉理工大学;2009年
6 叶娟;微型壳体电容式电子测压器的研究[D];中北大学;2012年
7 李桐;基于Pcap01的ECT系统设计[D];沈阳工业大学;2015年
8 刘伟;电容式智能水分测定仪的研制[D];陕西科技大学;2013年
9 崔玖菊;新型电容数字式冰层厚度传感器及其检测方法的研究[D];太原理工大学;2010年
10 蔡志端;基于复阻抗分离法的电容式水分测量系统研究[D];景德镇陶瓷学院;2007年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 文月;超电容:原理及应用[N];电子资讯时报;2008年
2 山东 孙兆欣;三相异步电动机 改作发电机的电容配置[N];电子报;2004年
3 Ryan Seguine;开拓电容传感技术应用新领域[N];电子资讯时报;2008年
4 广西 麦少迪;PLC电源模块的维修[N];电子报;2009年
5 林宗辉;嵌入式系统——eDRAM应用与工艺技术[N];电子资讯时报;2006年
6 河南 曹杰 编译;电源电容快速放电的电路[N];电子报;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978