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四极板电容传感器在微位移测量中应用的研究

韩伯贤  
【摘要】:本文研究了一种新型的单片式电容传感器,用来检测机构的微小位移。它与传统的平行双金属极板电容结构不同,检测电容的两个极板做在了同一个平面极板上,同时等量的固定电容也坐在了这个平面的另一侧,它的结构简单,这样用于在线检测时此探头安装方便,配合高精度的检测电路和单片机系统,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、实时在线测量等自动化要求,因而在现代化的工业测量中将具有广泛的应用和前景。 本文先讨论了传统的电容传感器的结构,在此基础上提出了新型的电容传感器探头的结构,并用电磁理论分析了微位移的测量原理,用实验的方法建立了微位移的变化量和电容变化之间的数学模型。通过检测电容的变化从而得到微位移的变化量。试验过程中,重点对稳定性参量进行了研究,取得了突破性效果。 本测量系统采用了AT89C51单片机,实现了整机的智能化。本文介绍了单片机系统的软硬件设计,对一台原理样机进行了可行性试验。应用该测量仪对金属的微位移测量进行了多项实测,对测试数据作了分析和讨论,认为相关技术指标达到了设计要求。最后对不同的现场环境的影响作了说明。 总之,本文从理论到实践完成了新型单片式电容传感器设计及微位移测量系统的研制。完成了预定的研究工作。


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