电容式扭矩传感器的微小电容检测系统设计

针对电容式传感器输出微小电容信号检测难的情况,结合圆容栅扭矩传感器微小电容检测电路中遇到的问题,说明了圆容栅扭矩传感器的基本工作原理,设计了利用LC共振检测微小电容变化的系统.利用LC振荡电路在共振频率附近急剧变化180°的特性,当C的值发生变化时,相位对应的角度会发生比较大的变化,将电容变化转变为对相位差的检测.并在...     

TDC-GP21电场式圆时栅传感器信号处理系统设计

针对时栅传感器信号处理系统需要高精度时间间隔测量的需要,设计了一种基于TDC-GP21芯片测量时间间隔的时栅信号处理系统.采用FPGA控制TDC芯片的高精度测量模式对整数部分时间脉冲进行计数,小数部分时间脉冲采用门电路延迟进行细测,使时间测量更为精确,从而提高了时栅位移传感器的分辨率;通过校准测量对测量结果进行补偿修正,减小了测量误差.实验结果表明:采用该系统后72对极的圆时栅在0°～360°测量范围内,传感器的原始测量精度达到±1″,分辨率为0.036″.     

USB接口的多功能容栅传感器测量系统

根据容栅传感器的原理与带USB模块的C8051F321单片机,设计了一套基于USB接口的测量系统。该系统能实现最大数跟踪、最小数跟踪、示值保持和清零等功能,通过USB接口与上位机交换数据。系统中采用LM393芯片将传感器信号电平转换为CMOS电平,采用光耦隔离技术等增强系统的抗干扰能力。     

基于Labview与容栅传感器的液位测控系统

为了实现液位测控中对精度要求高的需求,提出了一种基于容栅传感器和LabVIEW的液位精密测控系统,利用容栅传感器输出的电容信号经信号调理模块输入MSP430单片机处理,并通过PID算法精密控制液位,采用LabVIEW设计系统监控界面程序,实现系统数据的显示、存储、绘图以及人机控制等功能;通过测试数据表明该液位测控系统测量精度高,精度达0.05ml,操作简单;该系统还可配装为数显测定仪和物体密度测量仪,人机界面良好,成本低,易推广。     

基于AD7745的无接触电容式角度传感器的设计

设计了一种完全无接触的电容式角度传感器,结构简单,电极引出线连接可靠,输出线性度高;采用AD7745结合单片机采集处理电容信号,外围电路简洁,应用方便.软件设计通过对AD7745的实时调节,在0°～90°转动时,线性输出为5mV～4.95V,角度可准确测量到5'.     

基于提升小波变换的容栅传感器输出信号降噪

为了解决容栅传感器在测量转轴转速中的噪声抑制问题,在讨论容栅传感器测量转轴转速和提升小波变换基本原理的基础上,分别应用传统小波法和提升小波法对仿真信号和实测信号进行了降噪处理.结果表明,使用提升db5小波法对其进行软阈值降噪处理后能对容栅传感器的转速输出信号进行较准确的数值分析.已成功应用于容栅传感器的转速和扭矩测试,...     

基于容栅传感器和单片机的变形检测系统

文章介绍了基于容栅传感器和89C52单片机的位移检测系统的系统组成，重点分析了容栅数显卡尺信号转换原理及软件实现．该系统主要用于对结构的变形进行检测。     

绝对式容栅测量技术浅析

数显量具在各种制造业,尤其是传统机械制造业中,正以强劲的势头替代传统的机械量具和气动量具,成为生产现场主导测量器具.容栅数显位移传感技术和产品以其结构简单、对使用环境要求不高、测量速度快、能耗低等优点得到最为广泛的应用.介绍了相对式容栅数显量具的传感器结构、测量原理和相应的电路结构,指出相对式容栅测量系统使用过程中存在的问题,比较了绝对式容栅和相对式容栅的优缺点.介绍了绝对式容栅传感器和电路的结构,最后指出了国外绝对式容栅技术现状,以及国内绝对式容栅技术存在的差距.     

基于Qsys的时栅信号处理系统设计与实现

为提高时栅传感器位移测量精度和测量分辨力,研究采用FPGA嵌入式锁相环倍频产生4路同频且相位差为45°的高频时钟脉冲作为测量基准,利用多路并行双边沿计数方法对时栅参考信号和时栅感应信号进行相位测量,通过相位差转换得到具有高分辨力的时栅位移信号, 采用Qsys开发平台设计Nios－II软核进行数据处理,利用傅立叶级数谐波修正技术对测量结果进行误差修正,提高时栅传感器的测量精度,在72对极磁场式时栅角位移传感器上进行精度测试,实验结果表明:经过误差修正后,该系统测量的整周误差从－57.2″~ 92.5″下降到－2.0″~2.5″,作为角位移传感器满足高端装备高精度定位需求,具有重要的工程应用价值。     

基于半导体硅片的容栅千分传感器的设计

容栅千分传感器广泛应用于位移测量中,设计的容栅千分传感器,将普通容栅传感器在线路板上的刻线划分移植到了半导体硅片上,利用了半导体的工艺技术,实现刻线划分的高精度、高密度,从而达到普通线路板无法达到的精度,将容栅传感器的分辨力提高至0.001 mm.     

新型大量程X-Y-θ三自由度栅式电容位移传感器设计

提出实现大量程X-Y-θ三自由度位移测量的栅式电容位移传感器设计并分析其测量特性。考虑偏航角误差影响,建立典型直线型栅式电容位移传感器偏航角误差模型,分析偏航角误差对线性位移测量精度的影响。并依此提出X-Y-θ三自由度位移测量新方法,通过和差化积解耦算法分离偏航角误差对X-Y线性位移测量的影响,同时输出偏航角位移量。实验结果表明,所设计的传感器偏航角位移θ为0.2°,0.4°,0.8°和2.0°时,X-Y线性位移信号的非线性度维持在0.24%~0.62%之间,拟合输出偏航角位移信号的最大误差量不超过0.01°。三自由度位移量解耦效果明显,测量稳定性得到显著改善。     

面向微小卫星的全视场数字太阳敏感器设计

本文提出一种新型的全视场数字太阳敏感器设计方法,其光学系统由全景鱼眼镜头和滤光膜组成。采用低功耗设计,在满足精度的要求下,使其能够适应微小卫星对于数字太阳敏感器功耗的限制。从工作原理出发,建立起该敏感器模型并通过软硬件实现,利用太阳模拟器对数字太阳敏感器进行标定及误差分析。实验表明,基于全景鱼眼镜头的数字太阳敏感器的视场为180°×360°,在160°×360°视场的测量3δ精度优于0.18°,整机功耗150 mW,能够满足微小卫星姿态确定系统对于数字太阳敏感器的需求。     

差频式悬浮轴振动测量传感器的设计

提出了一种新的悬浮轴振动测量传感器,它由导电介质电容传感器和反射式光电编码器构成组合传感器,振荡器和差频计数器构成信号处理电路,并利用角度等分采样和单片机控制实现振动位移测量功能。重点阐述了传感器各组成环节的设计思路与参数确定,给出了实验数据;介绍了利用反射式光电编码器实现等转角采样,还可以用于悬浮轴的转角、转速等其他参数的测量,实现了差频计数器被测频率信号与采样控制信号之间的同步锁定功能,消减了计数误差,提高了测量精度。     

一种4～20mA电流输出的电容角度传感器

介绍了一种新型的非接触式电容角度传感器,通过电容式信号转换集成电路CAV424和电压／电流转换接口电路AM402,电容角度传感器的角度变换量可以转换为4～20mA标准的工业电流输出。该系统结构简单,能有效的降低干扰和减少测量误差。用曲线拟合法对实验数据进行分析,结果表明：在0°～90°的角度范围内,电流输出与角度变化呈良好的线性关系,灵敏度可达0．18mA／（°）。     

单极板微位移电容传感器结构设计与优化

根据单极板微位移电容传感器结构优化设计的问题,提出了一种基于纵横推进法的电磁场仿真参数化建模方法。在建立合理的单极板电容传感器电磁仿真参数模型基础上,首先通过仿真实验选择保护环和绝缘层缺口的最优值。然后依据仿真得到的最优值,选择结构与最优值接近的电容传感器产品对比,取得了较好的研究结果,电容仿真值与实际测量值误差小于0.3%。最后对电容传感器极板倾斜对测量结果的影响进行了研究,极板倾斜2°时测量误差为1.6%。电容传感器结构优化结果满足实际工程要求。     

一种可同时测量位移和角度的电容式传感器设计

提出了一种可同时测量位移和角度的变面积式差动电容传感器的设计方案。位移测量范围为-50～50mm,准确度可达0.2mm,角度测量范围为0～180°,准确度可达0.5°。通过在结构上采用介质差动法,该传感器克服了边缘效应的影响,具有测量范围宽、线性度良好、受温度影响小等优点。     

橡胶密封圈几何尺寸图像检测技术研究

目前油冷散热器件密封圈尺寸检测使用万工显人工目测方法,工作强度高,测量数据稳定性差。针对这种情况,提出了使用万工显、CCD相机、光栅和计算机搭建自动测量系统,实现了密封圈几何尺寸的检测。采用CCD相机替代万工显的目镜,由光学系统将被测密封圈的边缘成像于CCD靶面上,数字图像通过USB口传入计算机,实现图像采集,由固定于测量平台的光栅尺读取平台移动数据。采集密封圈6幅边缘图像,同时把光栅读数读入计算机。经过中值滤波、阈值分割、边缘检测等图像处理方法,结合光栅读数,经过坐标转换,得到了同坐标系下的所有图像边缘坐标,所有边缘坐标数据采用最小二乘法拟合圆,得出密封圈的半径值。实验数据表明,CCD测量系统均方差为0.0001mm,低于目测系统的均方差值0.0005mm, CCD万工显测量系统测量数据稳定性好。     

双光栅干涉仪数字式位移传感器的研究

为了检定高准确度位移传感器、几何量计量定位、微细加工测量,同时,也测量那些可以转换为微位移或光程差的其它物理量。基于双光栅干涉仪原理,设计了一种数字式位移传感器,对该装置进行了理论分析和计算机模拟,实验验证:该测量装置的绝对误差不大于0.019μm。     

基于数字式红外传感器的姿态测量盲区补偿法

单轴红外姿态测量系统在测量小型无人机姿态角时存在盲区,通过增加一组与原轴线相垂直的红外传感器,形成双轴姿态测量系统,对盲区进行补偿。两组红外传感器一定有一组位于倾角可测区域,通过测试目标轴的输出温差的大小,判断位于可测区域的轴线,可实现对目标轴姿态角的解算。首次采用数字式输出红外热电堆传感器设计实现了180°无盲区的姿态角测量模块,经过测试,其静态误差小于2°。     

大量程纳米位移传感器的微纳加工制造

针对解决大量程纳米位移精度测量难度大的问题,提出了新型纳米时栅传感器。就大量程、高精度位移传感器的亚微米精度加工而言,宏观尺度范围内周期性结构单元一致性制造是保证位移传感器可靠性和高精度测量的关键所在。对上述提出的问题,采用高精度自动拼接曝光技术加工并实现了大量程标尺的图形转移,结合微纳加工方式实现时栅传感器亚微米级精度的制造。通过实验验证所加工出的样机能够达到预期目标,并且测量误差峰值在500 nm以内。