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)簡單、靈敏度好、分辨力高、動態(tài)特性好,以及可以進行非接觸式測量的特點及優(yōu)勢,在超精密測量與定位以及控制領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(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,其性能指標的高低相當程度上取決于以下兩個方面：①傳感器信號從電容信號到電壓信號的調(diào)制過程。在信號的調(diào)制過程中,傳感器會受到測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遠大于傳感器電容,往往導(dǎo)致傳感器電容信號淹

2、沒在分布電容中,使系統(tǒng)無法正常工作。如何處理雜散電容和分布電容對信號調(diào)制的影響,是調(diào)幅式電容位移傳感器的關(guān)鍵問題之一；②傳感器系統(tǒng)從調(diào)幅信號中將電容位移信號提取出來的信號解調(diào)過程。在傳感器信號轉(zhuǎn)換和調(diào)理過程中,調(diào)幅信號的相位相對于載波信號發(fā)生了相位延遲,給信號幅值解調(diào)帶來了困難。如何設(shè)計信號解調(diào)電路,對傳感器調(diào)幅信號進行快速準確的信號解調(diào),是系統(tǒng)的另一個重要問題。
　　本文針對調(diào)幅式電容位移傳感器的信號調(diào)制技術(shù)和信號解調(diào)進行了深入

3、研究,主要解決信號調(diào)制過程中抗雜散和分布電容的問題,以及信號解調(diào)過程中調(diào)幅信號的相位延遲帶來的幅值解調(diào)不準確的問題,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。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),對比分析各種信號調(diào)制方法的特點,結(jié)合本課題對雙極板測頭的測量要求,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電橋電路對傳感器電容信號進行幅度調(diào)制；⑵針對調(diào)幅信號的特點,為解決調(diào)幅信號的相位

4、延遲帶來的信號解調(diào)不準確的問題,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,完成對信號的解調(diào)；⑶為達到快速測量的目的,提高系統(tǒng)的頻響特性,結(jié)合峰值保持電路的特點,編程實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集與控制軟件；⑷對制作的調(diào)幅式電容位移傳感器進行了整機實驗,驗證系統(tǒng)設(shè)計和傳感器性能指標。根據(jù)實驗結(jié)果,所設(shè)計的峰值保持電路的輸出電壓穩(wěn)定性在兩小時內(nèi)達到0.19mV,峰值保持電路輸入輸出線性度達到0.05％F.S.,動態(tài)頻率響應(yīng)達到5kHz