超微力发生系统及其电容采集模块的设计

阐述了静电场复现微小力值的原理及实验方法;设计了超微力发生装置,并在此基础上提出了超微力发生系统;超微力发生的原理表明,电容采集模块是超微力发生系统的关键模块.根据超微力发生装置结构,选用USB控制芯片CY7C68013和电容采集芯片AD7747,设计了基于USB2.0的电容采集电路,编写了固件和上位机控制程序实现了电容数据的采集和保存;进行了电容梯度测量实验.     

基于AD7746的电容法间隙测量应用系统研究

为精确测量航空发动机部件间隙,针对电容法间隙测量进行了应用研究,重点设计了基于可编程电容—数字转换器AD7746的电容法间隙测量应用系统。采用驱动电缆法等措施,以减小寄生电容,提高抗干扰能力,并通过对AD7746内部可编程寄存器的补偿设置实现宽范围、高精度测量。该系统在自行设计的实验台架上进行多次实验,表明系统具有较好的线性度、重复性和较高的测量精度。最后,提出了电容法测量发动机叶尖间隙的方案。     

平面式电容传感器阵列测量复合材料技术研究

基于复合材料及其内部不同损伤具有不同介电特性,采用平面式电容传感器阵列实现可视化无损检测。论述了系统的构成和测量原理,分析了影响测量效果的因素,并设计了信号转换和采集处理电路。基于简单的激励测量模式和共轭梯度算法,对比分析了仿真与实验结果。实验结果验证了基于电容敏感机理的平面式电容传感器阵列对复合材料内部缺陷检测的可行性和有效性。     

基于电容传感器的高精度液位检测装置设计

设计了一种使用电容传感器的液位检测装置。检测装置采用TI的电容传感器FDC2214进行多通道电容检测,检测出的电容数字量经I2C总线送下位机换算出当前液位高度后发送至上位机LabVIEW显示。该装置采用容器与电容极板相分离的非接触测量设计,能快速便捷地检测不同液体的液位。实验结果表明,该装置应用场合广泛,能测量0～100 mm液位高度,测量相对误差为4%,为非接触测量液位提供了参考方案。     

电容位置传感器在激光扫描雷达的应用研究

在空间探测中,激光扫描雷达是一个重要的传感系统,它的扫描系统采用差分式电容传感器作为位置传感器.研究了电容位置传感器的工作特点,设计了电容测量电路,并对传感器的线性度和静态误差进行了测试、标定.实验结果表明:在一定范围内,该传感器线性度达99.9%,通过标定可以提供给雷达系统精确的位置信息.     

基于LabVIEW的微小电容测量

针对电容层析成像技术中的微小电容测量的问题,以数字相敏检波原理为基础,LabVIEW软件及NI采集卡为核心设计了微小电容测量系统;LabVIEW程序控制NI采集卡产生激励信号加在微小电容两端,C/V转换电路将其转换为电压信号,NI采集卡将采集的电压信号传送到PC机中,并在LabVIEW程序中通过数字相敏检波算法对数据进行处理及显示;最终,通过对数据进行线性化,得到相应的测量电容值;实验结果表明,该系统具有精度高,线性度好,稳定性好等优点,可以满足电容层析成像系统中对微小电容的测量的要求。     

小深孔内径电容传感测量系统的研究

采用电容传感器测量小深孔的孔径,该系统使用直径较小的电容探针作为传感器件,电容仪器将孔径的变化转换为电压的变化,并通过USB接口将此电压信号输入到计算机系统中进行处理.论述了电容传感器的工作原理和电容仪器的转换电路的基本原理,设计了电容传感器测量小盲深孔孔径系统的总体方案,特别使用小于Ф3而大于Ф1深孔的内径自动检测,并对Ф3和7mm孔径进行了实际测量,并分析了测量所得到的数据,多次测量的标准差小于0.5 μm,测量分辨率为0.05μm.     

相邻金属孔间壁厚现场检测系统关键技术的研究

相邻金属孔间的壁厚测量以往都是根据镗床加工过程中的进刀量计算得出,精度较低.本文提出了一种应用电容传感器对两个金属孔间壁厚在线检测的系统.基于电容传感器,研究了电容测头的电场边缘效应的影响及保护环的宽度选择,设计了测量孔壁的电容测厚传感器进行差动测量.系统由两个距离确定的电容差动测厚传感器、测量电路、A/D接口及软件组成的.对壁厚2 mm,孔径3 mm的相邻金属孔壁厚的测量实验显示,误差达到0.3 μm.系统属于非接触测量,无需修正测头及工件变形误差.此系统测量精度高,测量速度快,操作方便,全套仪器便携,是解决相关壁厚现场精密检测问题的好方法.     

基于π网络零相位法石英晶体负载谐振频率测量量技术研究

对基于π网络零相位法测量石英晶体负载谐振频率的3种测量方法进行了分析对比,重点对基于实体电容法的石英晶体负载谐振频率测量技术进行了分析研究.在此基础上,设计适用于实体电容法测量石英晶体负载谐振频率的测试系统.实验表明负载谐振频率的测量误差达到±5×10-6以内.     

基于介电常数测量的新型在线油液监测传感器

介绍了一种基于介电常数测量的油液在线监测电容传感器,设计了微小电容检测的软硬件系统,并以此为基础开发了油液在线监测实验系统.对不同铁粉含量润滑油进行的检测实验表明:该传感器可以有效区分不同铁粉含量的润滑油液.进一步实验研究了温度、滑油压力对传感器特性的影响规律,结果表明:温度、压力与传感器电容值之间近似呈线性关系,即温度、压力对润滑油介电常数的影响近似呈线性关系,通过最小二乘拟合得到了传感器电容值随温度、压力的变化曲线,可为基于介电常数的在线油液监测提供参考.