基于MEMS的悬板式风速传感器的研制

研制了一种基于体微机械加工技术的悬板式风速传感器.传感器由可动极板和固定极板构成,通过测量传感器的输出电容变化量来检测风速.基于流体力学原理对传感器进行了理论分析.将制作的传感器封装在印刷电路板(PCB)上,并置于小型风洞内进行测试.测试结果说明所研制的传感器能够实现0~15.5 m/s范围内的风速测量,风速越大,传感器的灵敏度越高.传感器的输出电容变化量和风速之间具有二次函数关系,与风速平方之间具有线性关系,线性度为8.1%.     

用振动补偿实现高精度塑料薄膜厚度检测

电容传感器常用来测量微小间距和薄片绝缘介质的厚度.由于电容测量的非接触特性,基于电容原理的塑料薄膜厚度测量可实现在线不间断测量.但是对于扫描测量,各种因素造成的极板间距变化直接影响厚度测量的精度.本文提出了双涡流传感器振动补偿方案,实时同步测量极板间距变化,对厚度计算进行补偿,提高了系统的测量精度.实际的测量数据验证了振动补偿方案对提高测量精度的有效性.     

电容式振动传感器谐波失真自检测接口ASIC设计

为实现电容式振动传感器的谐波失真测量,针对电容式振动传感器表头设计出一种开关电容型接口ASIC芯片,采用相同电极分时复用的方法,从而避免电容敏感与静电力反馈的馈通现象.对传感器敏感电容上下极板与中间质量块间的杂散电容导致的谐波失真进行了原理分析,可知传感器二次谐波与寄生电容成正比,三次谐波与寄生电容无关.提出采用电容阵列补偿、静电力平衡反馈式闭环电路结构进行传感器谐波失真抑制,并基于静电力原理提出一种新的电容式振动传感器谐波失真自检测方法,该方法无需精密振动台,仅需要低失真度电压信号源.实际测试结果显示,谐波失真检测精度可达到-83 dB.ASIC芯片采用2μm CMOS工艺流片,刻度因子为1.2 V/g（g为重力加速度,g=9.8 m/s2）,量程为±2g,噪声密度为3×10-6g/（Hz）～（1/2）,静态功耗为40 mW.测试结果证明,该电路达到高精度微加速度计系统设计要求,可以应用到地震监测、石油勘探等领域中.     

散斑相关法标定电涡流传感器电压输出曲线

为了精确的测量电涡流传感器的距离-电压输出线性区间和线性位移精度,本文采用了显微散斑相关法对位移进行标定。首先,利用精度为5μm位移平台进行位移调节,得到位移和电涡流传感器输出电压的线性区间。然后,在线性区间内进行密集采样,通过显微照相系统采集散斑图,利用散斑相关法求出位移,得到更高精度的位移-电压曲线。分析了显微散斑照相的检测流程与检测精度;讨论了散斑尺寸对测量的影响。设计了测量光路参数：采用40×显微物镜配合20×读数显微镜可以实现64.5×的放大倍率。对40铬材料进行了位移-电压曲线标定实验,实验结果证明：本系统可以实现高精度的电涡流传感器位移标定,测量精度达到0.09μm,要实现更高精度的标定可以提高显微系统的放大倍率。     

电容式测孔传感器方案论述

目前,随着机械加工精度的提高,对几何尺寸的检测要求也越来越高,尤其对孔径的检测更为重要。近年来用电容测微仪测量微小位移取得了相当可喜的进展,充分发挥了灵敏度高、线性好、稳定、仪器简单、操作方便等优点。在电容测微仪用于孔径测量方面,由于孔壁是柱面,而且曲率半径因孔而异,因此测孔传感器的工作原理、结构计算以及使用方式都与测量平面位移时有着很多差异,故本文就测孔几种方案的设计与计算以及误差分析作如下介绍。一、测孔传感器的工作原理 1.平面传感器C_T平的计算测孔传感器是用φ3mm平面传感器按面     

光谱共焦位移传感器物镜设计

高精度非接触式位移传感器有着广泛的应用.本文讨论其中一种采用光学方法实现非接触测量的光谱共焦位移传感器,阐述该传感器的工作原理,给出了该系统的设计方法和评价方法.最后基于光学设计软件CODE V的宏语言和数学软件MATLAB设计出了一个测量范围为0～1.173 mm的光谱共焦位移传感器物镜.该物镜采用一个单透镜和双胶合透镜组合的结构,在工作波长范围内,各个单波长对应最大的RMS半径为2.8 μm,其测量精度优于5 μm,波长离焦量和波长之间线性度通过线性回归拟合得出判定系数为0.985 9,测量的线性度优异.     

容栅电子长度测量系统

一、概述线纹电子长度测量系统中通常包括光栅,同步感应器,磁栅和容栅四种测量系统。容栅电子长度测量系统是七十年代末,八十年代初国际上开始发展起来的一种新颖位移传感器,国内在八十年代陆续引进了容栅器件进行组装。容栅测量系统有几种不同的类型,但其基本原理都应用了电容差动感应的原理。本文介绍的是一种高分辨率的容栅电子长度测量系统。二、工作原理图1　　容栅电子长度测量系统的基本原理如图1所示,它包括一个差动电容传感器,在电容传感器的一边至少有一块接收极板,在电容传感器的另一边至少有两块发射极板。电容传感器两边能作相…     

机床主轴回转误差补偿信号的测量理论和方法

本文提出了一种机床主轴回转误差补偿信号的实时测量方法。该方法采用两组差动电容传感器，直接相对主轴表面进行测量，传感器的极板设计成弧形以消除被测截面的形状误差分量。文中分析了测量方法的原理，介绍了简单、实用的测试系统。     

鉴相型容栅传感器由偶次谐波所引起的原理性测量误差的分析

本文以付里叶分析方法,对鉴相型容栅传感器的输出函数v(t,x)进行了典型分析,发现了由偶次谐波所引起的原理性非线性测量误差,并指出其原因在于C_i(x)的构造,即容栅尺电容极板的几何构造.因此在进行容栅尺电容极板的几何构造设计时,必须使其C_i(x)的偶次展开项的系数最小,从而使原理性测量误差为最小,这就是设计时必须依据的准则之一。     

液滴分析仪光电传感器的改进

针对液滴分析仪光纤、电容传感器多次测量重复性不高,影响液滴分析测量精度的关键问题,重新设计了传感器结构,在电容环形极板外部增加屏蔽结构。采用数字电容信号测量法代替原有激励模拟测量方法,电容传感器测量极小值标准差为0.0017 pF,极大值标准差为0.0024 pF。改进光纤信号测量电路,利用无限增益低通滤波器避免由于放大倍率过高引起的自激震荡,光纤传感器测量峰值标准差为0.0199 V,提高了液滴分析仪测量精度。