電容式直線位移E+E傳感器設(shè)計(jì)與研究
電容式E+E傳感器具有耗散功率小,輸出阻抗低,靜電引力小,動(dòng)態(tài)性能好,靈敏度高,適應(yīng)性強(qiáng),以及可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于位移、振動(dòng)、角度、加速度、壓力、差壓、液面等方面的測(cè)量。但由于寄生電容,生產(chǎn)工藝,電容檢測(cè)電路輸出信號(hào)與電容大小呈非線性等的影響,使得電容式E+E傳感器的分辨率和測(cè)量范圍受到很大限制。

電容式直線位移E+E傳感器設(shè)計(jì)與研究                    對(duì)目前廣泛應(yīng)用的電容測(cè)量電路進(jìn)行歸納和分析。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了以電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片為主的測(cè)量電路,采用差動(dòng)測(cè)量方法,研制了一種大量程差動(dòng)變面積電容測(cè)量式位移E+E傳感器。主要完成以下幾個(gè)內(nèi)容：通過(guò)閱讀相關(guān)文獻(xiàn),完成電容式位移E+E傳感器整體方案設(shè)計(jì)。為了達(dá)到E+E傳感器設(shè)計(jì)要求,對(duì)E+E傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),并給出各部分尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)。完成電容式直線位移E+E傳感器控制電路的設(shè)計(jì)。采用電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片完成對(duì)E+E傳感器信號(hào)激勵(lì)以及信號(hào)采集、濾波、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換工作。E+E傳感器以AVR芯片ATmega8為核心芯片,以電容E+E傳感器為敏感元件,以電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7150實(shí)現(xiàn)電容量采集和數(shù)字轉(zhuǎn)換,以數(shù)字電流轉(zhuǎn)換芯片AD420實(shí)現(xiàn)4-20mA工業(yè)電流輸出。完成控制電路程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。主控芯片ATmega8L與電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7150通過(guò)IIC總線實(shí)現(xiàn)通信,4-20mA電流產(chǎn)生芯片AD420通過(guò)三總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信。程序工作過(guò)程是：主控芯片ATmega8L初始化電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7150,并讀取數(shù)字信號(hào),處理完成后,將數(shù)據(jù)發(fā)送給AD420芯片,AD420將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為4-20mA工業(yè)電流進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。完成電容式直線位移E+E傳感器的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。對(duì)E+E傳感器的穩(wěn)定性、線性度和分辨率進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：E+E傳感器具有測(cè)量量程長(zhǎng),電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,線性度好,穩(wěn)定性好和零漂小的優(yōu)點(diǎn)。