電容式微位移傳感器校準(zhǔn)技術(shù)的研究.pdf

1、隨著科技的不斷發(fā)展，人類(lèi)能夠測(cè)量的量級(jí)越來(lái)越小，精密測(cè)量?jī)x器應(yīng)運(yùn)而生。納米級(jí)的位移傳感器生產(chǎn)技術(shù)已逐漸成熟，但是通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的線位移傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)及JJF1305-2011（《線位移傳感器校準(zhǔn)規(guī)范》），發(fā)現(xiàn)尚未出臺(tái)一套能夠結(jié)合光電測(cè)試技術(shù)且具有針對(duì)性的微位移傳感器的校準(zhǔn)系統(tǒng)。因此，本文主要針對(duì)電容式微位移傳感器輸出電壓、電流值較小，現(xiàn)有校準(zhǔn)過(guò)程較為復(fù)雜的特性，研究設(shè)計(jì)了一套高精度、高分辨率并具有一定實(shí)踐價(jià)值的校準(zhǔn)系統(tǒng)，望彌補(bǔ)當(dāng)前在

2、微位移傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)方面的缺失。
　　首先，本文介紹了電容式微位移傳感器的工作原理，結(jié)合激光外差測(cè)量技術(shù)及聲光調(diào)制技術(shù)建立數(shù)學(xué)模型，得出位移求解公式，并以此設(shè)計(jì)了校準(zhǔn)系統(tǒng)的原理框圖。
　　其次，為實(shí)現(xiàn)在一定精度要求下的校準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)了光源穩(wěn)頻模塊，選擇了聲光調(diào)制器、激振器、功率放大器及光電二極管；設(shè)計(jì)了校準(zhǔn)系統(tǒng)的電路部分，并結(jié)合軟件實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)系統(tǒng)與被校準(zhǔn)傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的實(shí)時(shí)對(duì)比，直觀的比較校準(zhǔn)結(jié)果。根據(jù)電容式微位移傳

3、感器的結(jié)構(gòu)特性，對(duì)其靜態(tài)特性及動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行校準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)系統(tǒng)的高精度要求采用鎖相放大器與取樣積分技術(shù)相結(jié)合，降低系統(tǒng)噪聲影響。
　　最后，參照J(rèn)JF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的相關(guān)規(guī)定，對(duì)本文提出的電容式線位移校準(zhǔn)系統(tǒng)的測(cè)量不確定度進(jìn)行了分析。分析系統(tǒng)中不確定度的來(lái)源，根據(jù)公式計(jì)算得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度，并給出測(cè)量不確定度報(bào)告。完成了對(duì)校準(zhǔn)裝置的位移標(biāo)準(zhǔn)值的量值溯源，系統(tǒng)溯源結(jié)果符合校準(zhǔn)系統(tǒng)的誤差