帶保護(hù)環(huán)的差分式電容位移傳感器標(biāo)定平臺(tái)研究.pdf

1、電容位移傳感器作為一種傳統(tǒng)非接觸式傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)時(shí)間短、分辨率高、適合在線和動(dòng)態(tài)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，主要用于位移、角度、振動(dòng)、加速度、壓力以及濃度等方面的測(cè)量，被廣泛用于地球科學(xué)、高科技電子、航空航天及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
　　高精度靜電加速度計(jì)或空間慣性傳感器在衛(wèi)星重力測(cè)量、空間科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)如空間等效原理檢驗(yàn)以及空間引力波探測(cè)中有著非常重要的應(yīng)用意義，而高精度差分式電容位移傳感器是空間靜電加速度計(jì)或慣性傳感器的關(guān)鍵技術(shù)之一，其性能

2、如分辨率指標(biāo)等要求較高。電容位移傳感器的靈敏度系數(shù)是測(cè)量電容位移傳感器分辨率指標(biāo)需要的，同時(shí)對(duì)于加速度計(jì)或慣性傳感器閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)以及仿真至關(guān)重要，故如何對(duì)電容位移傳感器進(jìn)行靈敏度高精度的標(biāo)定是必須解決的關(guān)鍵問題之一。
　　差分式電容位移傳感器靈敏度系數(shù)的標(biāo)定，需要制作一對(duì)穩(wěn)定的可變差分電容器。如果采用傳統(tǒng)的平行板電容器構(gòu)成差分電容對(duì)，因?yàn)檫吘壭?yīng)，其實(shí)際電容值會(huì)存在很大的非線性誤差，由此標(biāo)定出的靈敏度系數(shù)誤差較大，與理論值相差

3、可達(dá)到40％～50％，故為了降低標(biāo)定平臺(tái)自身在電容位移傳感器標(biāo)定過程中的非線性影響以及減小標(biāo)定誤差，需要采用一定的技術(shù)屏蔽邊緣效應(yīng)的影響。目前國(guó)內(nèi)和國(guó)際上常用的方法是在平行板電容的外圍添加等電位保護(hù)環(huán)，通過等電位來屏蔽邊緣效應(yīng)。本文主要的研究目標(biāo)是研制出一套高精度標(biāo)定平臺(tái)，首先在理論上對(duì)等電位環(huán)如何屏蔽平行板電容器的邊緣效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)分析；其次，根據(jù)理論分析完成了穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)差分電容對(duì)（采用等電位環(huán)技術(shù)）的設(shè)計(jì)、制作和測(cè)試；最后，通過電容計(jì)