高精度调频式电容位移传感器

设计了一种单极板调频式电容位移传感器,可实现非接触微位移测量.其原理为通过双路差频方法得到位移-频率的调制信号,再由乘法器鉴频得到位移变化量.电路包括测头及LC振荡电路、本振电路、混频下变频电路和鉴频电路.实验表明该传感器分辨力达到5 nm,并具有较好的线性度.     

电容式微位移传感器检测电路的设计

设计了一种改进的电容运算放大器检测电路,该电路主要包括正弦激励源电路、电容检测电路、精密全波整流电路和增益滤波电路。实验证明,采用该电路的传感器,非线性误差小于0．1％,分辨率优于0．1μm。     

高线性非接触式电容位移传感器

设计一种新型电容式微位移传感器,给出了检测电路.原理为20 kHz的正弦信号加在传感器上,传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比.电路包括正弦信号发生电路、精密全波整流电路、滤波电路和信号放大电路.实验证明：该传感器线性度小于3%,分辨率优于0.01 μm.     

差动电容小位移传感器的研究

设计了一种差动电容式位移传感器,它可对微小位移进行测量.设计了传感器的机械框架以及信号处理电路,主要包括正弦激励电路、转换桥路、信号放大电路、精密整流电路和滤波电路.对传感器的工作原理进行了分析,对电路参数进行了计算.该传感器结构简单、使用方便、成本低.实验结果表明测量范围为0～0.6 mm,具有很好的线性度.     

基于开关电容的电容传感器接口电路设计与测试

电容传感器已广泛应用于压力、压差、位移、加速度、振动等非电量的精密测量,参比电容传感器有望用于气固两相流测量等领域,而接口电路是电容传感器应用中的核心和关键技术。基于开关电容原理开发的电容传感器接口电路,从原理上消除了电路中寄生电容的影响和直流偏移,使得电容传感器的应用更加广泛。在活塞式压力校验台上,对开关电容接口电路进行了性能测试。结果表明,开关电容接口电路迟滞误差为0.84%,非线性误差为1.33%,重复性误差为1.20%,可应用于参比电容传感器测量系统。     

高精度电容式位移传感器关键技术的研究

研制了一种高精度电容式位移传感器,详细介绍了该传感器的基本工作原理和提高传感器精度的关键技术,对电容传感器的具体电路进行模块化设计;分析影响传感器精度与稳定性的因素,采用完全等电位屏蔽技术,对正弦激励电路、参考电容、传感器测头、电源进行技术改进,最后对电容传感器进行系统标定。实验证明:该传感器测量范围为±5~±40μm,测量分辨率<10 nm,测量精度<20 nm.     

电容传感器的电路设计

针对国内原油生产特点,提出基于电容式敏感元件的油含水率新型智能化测量系统,实施了C/U转换、U/f转换及温度补偿设计.C/U转换包括由集成运放构成的正弦信号产生电路、缓冲电路和转换电路3部分,U/f转换电路采用集成电路LM331组成,温度补偿设计采用带运算放大器的热敏电阻电桥电路构成,电路选用器件精密,工作稳定可靠.实验结果表明:系统能够准确地以全量程线性化刻度(0～100%)显示.     

光纤位移传感器实用电路设计

给出一个应用于光纤位移传感器的电路设计实例     

应用于电容传感器技术的新电路

一种微小电容测量新电路，它可应用于１ｐＦ以下的微小电容测量，以及与微小电容检测有关的计算机辅助断层摄影技术或其它电容传感器技术中。     

光纤位移传感器信号处理电路设计

为了实现光纤位移传感器的信号检测,提出了一种测量传感器微弱信号的方法.通过使用MAX274和AD637等元件设计了性能较好的滤波电路和相关检测电路.重点阐述了带通滤波器的设计原理和实现方法.实验结果表明,设计出的信号处理电路对所设计的光纤位移传感器,能够有效地滤除信号中的噪声,并且传感器也有较好的信号输出.     

应用在拼接镜面中的电容位移传感器的结构性误差分析及校正

分析了子镜运动和电容传感器极板运动之间的理论关系并探讨了电容位移传感器读数的"结构性"误差的处理方法。基于电容位移传感器的工作原理,对极板为圆形的电容位移传感器提出了采用以位移的测量值和子镜转角为自变量的多项式拟合的校正方法。计算表明该误差处理和校正方法是简洁可行的。对于转角的拟合只需2阶,同时位移测量值只需4阶的多项式进行拟合即可使输出位移达到3 nm的精度。进一步分析表明,直接使用位移传感器读数计算极板转角,并对误差的主动校正控制非常有利于该多项式拟合,可一次性达到优于5 nm的校正误差,完全满足拼接镜面主动光学工程应用的技术要求。     

Micro capacitance detection circuit for MEMS capacitive sensor

With the development of micro-electr o-mechanical system(MEMS) technolog y,the MEMS-based capacitive sensor has been widely applied in the field of ele ctron components.However,the capacitance of the micromachined sensor is so sma ll that the detection of the smaller value change of the capacitance is a great challenge.Based on the principle of charging and discharging of the capacitor,a kind of pulse width modulated differential circuit is introduced in this paper.For subsequent amplification,a modified amplifier is presented.The different ial circuit converts the weak capacitance change to the change of the pulse widt h of the output voltage,and the linear relationship can be obtained.And the mo dified amplifier implements the processes of amplification and filtering synchro nously,and a large DC output voltage can be obtained by the lo w-pass filter.T he designed circuits have advantages as simplified circuit,high voltage stabili ty,perfect linearity and resolution.Besides,it is feasible to be integrated w ith the sensor to largely reduce the transmission error and interference.     

一种新型电容式空隙率传感器仿真研究

该文提出了一种侵入式多环套状结构电极的电容传感器,并研究它对气液两相流空隙率测量的可行性。通过建立多环套状电容传感器装置的有限元仿真数学模型,运用ANSYS软件对电容传感器有限元模型进行了二维静电场仿真。其分析了极板间的电位分布,计算不同相分布下传感器的电容及变化量,分析空隙率的设定值与仿真值对比结果,并以层流和环流为例比较并分析传感器的灵敏度以及受流型的影响。仿真结果表明,多环套状电极结构电容传感器可运用于两相流的空隙率测量技术上,为多环套状电极结构电容传感器的设计提供了部分理论依据。     

基于激光位移检测技术的螺纹检测仪研制

针对内、外螺纹外形检测的特点和难点,本文提出了一种基于激光位移检测技术、光栅位移检测技术、精密机械技术和计算机辅助数据处理技术的非接触检测方法。该系统具有2μm的检测灵敏度,±30μm位移检测精度,以及2kHz的检测带宽。实验证明,该方法能够快速、高精度地测量齿高、齿顶角、螺距、锥度等多项螺纹尺寸参数。文中详细论述了系统的组成、检测原理与方法、上位机软件的数据处理,分析了系统误差产生的原因和提高精度办法。     

二极管阵列检测器对色谱峰纯度的分析

二极管阵列检测器（DAD）是药物分析实验室常用的高效液相色谱检测器。该型监测器除了具备紫外可见光检测器所有的功能之外,还可以在线获取色谱峰的紫外可见光吸收谱图,并据此提供峰纯度分析功能。本文从评估峰纯度的原理入手,结合安捷伦色谱工作站和实际色谱实验,详细说明峰纯度分析的2种方法和显示形式,讨论应用峰纯度分析注意事项。     

Dynamic cutting force on-line estimation using a 4-electrode cylindrical capacitive displacement sensor mounted on a high speed milling spindle

In this paper, a 4-electrode cylindrical capacitance displacement sensor (CCDS) is presented as an indirect force sensor for a high speed milling spindle. A rotor-bar system for the magnetic exciter is designed to investigate the tool deflection with respect to the applied cutting force. To extract the deflection signal from the CCDS, the dynamic orbital motion at each rotating speed of spindle is predetermined and then subtracted from the CCDS signal. The CCDS signal is also used as a reference sync signal. The rotor-bar system is designed so that the rotor affects the tool-spindle dynamics only as an added mass but does not contribute to the bending property. The additional effect of the rotor mass in the exciter setup is compensated for by an experimental modeling. The cutting force can be estimated by using modified CCDS signals and FRF. Cutting experiments are conducted to show reliable performances of the proposed approach by high speed machining applications.     

非破坏性水分测量仪的设计

非破坏性水分快速、准确的测量是粮食工业中需要解决的关键技术。为了实现粮食检测过程中的统一化和标准化,用于现场的非破坏性水分快速测量仪的设计是十分必要的。文中在研究电容传感器结构的基础上,分析了非破坏性水分测量的原理,提出一种基于电容传感器的谷物水分测量的设计方法,给出适合该种传感器的检测电路和水分测量仪系统组成。实践表明,此设计方法具有较高的准确性和应用推广价值。     

CPLD在数字式容栅位移系统设计与测试中的应用

介绍了CPLD在数字式容栅位移系统设计和测试中的应用、数字式容栅位移系统的工作原理,以及CPLD和MCS-51单片机接口组成的辨向电路的设计与代码。     

新型运载火箭中电容式液位传感器接口专用集成电路

为了提高新型航天运载火箭中电容式液位传感器系统的电容检测性能,设计了一款适用于航天运载火箭中电容式液位传感器的接口专用集成电路(Application Specitic Integrated Circuit,ASIC)芯片。首先,完成了整体电路的系统级设计,实现了对电容式液位传感器输出电容的线性检测,将传感器输出电容量转化为与之呈线性关系的电压量输出。然后,对接口ASIC芯片的线性度、噪声特性和温度环境适应性进行了理论分析与研究。最后,采用0.5μm CMOS工艺完成接口ASIC的流片,并进行了芯片的性能测试。实际测试结果显示,芯片电容检测非线性为0.005%,输出噪声密度3.7aF/Hz~(1/2)(待测电容40pF),电容测量稳定性7.4×10-5 pF(参考电容40pF,待测电容40pF,1σ,1h),输出零位温度系数4.5μV/℃。测试结果证明,该接口ASIC的电容检测性能已经达到国外最高性能的电容式液位传感器液位测量芯片的水准,可以广泛应用到多种电容式检测传感器中。     

时栅角位移传感器在线自标定系统

为解决时栅角位移传感器在实际应用中的在线标定问题,提出了一种定角平移自标定方法并设计了相应的自标定系统。该方法首先把圆周封闭的自然基准转换成定角基准,在时栅内部建立了自标定基准。然后,根据傅里叶级数的性质,将定角基准平移到傅里叶变换的幅值和相位中,建立了测量值之差与误差之差的函数关系。通过对测量值之差进行傅里叶分析,重构了时栅角位移传感器的误差函数。最后,讨论了影响自标定精度的误差来源,并设计了传感器的零点纠错算法。为了检验自标定效果,利用激光干涉仪实验装置与自标定系统进行了对比试验。结果表明:定角平移自标定精度为1.9″,与理论计算的自标定误差(1.5±0.5)″的结论相符。提出的自标定方法在解决时栅自身标定基准的同时,满足了精密测量领域对时栅精度和可靠性的要求。