調(diào)幅式電容位移傳感器中峰值解調(diào)方法研究.pdf

1、電容位移傳感器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度好、分辨力高、動(dòng)態(tài)特性好,以及可以進(jìn)行非接觸式測(cè)量的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì),在超精密測(cè)量與定位以及控制領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。調(diào)幅式電容位移傳感器作為電容位移傳感器家族中的一類,其性能指標(biāo)的高低相當(dāng)程度上取決于以下兩個(gè)方面：①傳感器信號(hào)從電容信號(hào)到電壓信號(hào)的調(diào)制過(guò)程。在信號(hào)的調(diào)制過(guò)程中,傳感器會(huì)受到測(cè)頭雜散電容以及連接線纜的分布電容的影響,而傳輸電纜的分布電容在容值上遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳感器電容,往往導(dǎo)致傳感器電容信號(hào)淹

2、沒(méi)在分布電容中,使系統(tǒng)無(wú)法正常工作。如何處理雜散電容和分布電容對(duì)信號(hào)調(diào)制的影響,是調(diào)幅式電容位移傳感器的關(guān)鍵問(wèn)題之一；②傳感器系統(tǒng)從調(diào)幅信號(hào)中將電容位移信號(hào)提取出來(lái)的信號(hào)解調(diào)過(guò)程。在傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換和調(diào)理過(guò)程中,調(diào)幅信號(hào)的相位相對(duì)于載波信號(hào)發(fā)生了相位延遲,給信號(hào)幅值解調(diào)帶來(lái)了困難。如何設(shè)計(jì)信號(hào)解調(diào)電路,對(duì)傳感器調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的信號(hào)解調(diào),是系統(tǒng)的另一個(gè)重要問(wèn)題。
　　本文針對(duì)調(diào)幅式電容位移傳感器的信號(hào)調(diào)制技術(shù)和信號(hào)解調(diào)進(jìn)行了深入

3、研究,主要解決信號(hào)調(diào)制過(guò)程中抗雜散和分布電容的問(wèn)題,以及信號(hào)解調(diào)過(guò)程中調(diào)幅信號(hào)的相位延遲帶來(lái)的幅值解調(diào)不準(zhǔn)確的問(wèn)題,提高傳感器系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分辨力以及頻響特性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。主要研究工作包括：⑴深入研究現(xiàn)階段各種幅度調(diào)制技術(shù),對(duì)比分析各種信號(hào)調(diào)制方法的特點(diǎn),結(jié)合本課題對(duì)雙極板測(cè)頭的測(cè)量要求,以及抗雜散和分布電容的要求,選用AC橋路法,并制作了基于變壓器的AC電橋電路對(duì)傳感器電容信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制；⑵針對(duì)調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn),為解決調(diào)幅信號(hào)的相位

4、延遲帶來(lái)的信號(hào)解調(diào)不準(zhǔn)確的問(wèn)題,完善了傳統(tǒng)的峰值保持電路,制作了延遲反饋式高精度峰值保持電路,完成對(duì)信號(hào)的解調(diào)；⑶為達(dá)到快速測(cè)量的目的,提高系統(tǒng)的頻響特性,結(jié)合峰值保持電路的特點(diǎn),編程實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集與控制軟件；⑷對(duì)制作的調(diào)幅式電容位移傳感器進(jìn)行了整機(jī)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)和傳感器性能指標(biāo)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,所設(shè)計(jì)的峰值保持電路的輸出電壓穩(wěn)定性在兩小時(shí)內(nèi)達(dá)到0.19mV,峰值保持電路輸入輸出線性度達(dá)到0.05％F.S.,動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)達(dá)到5kHz