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調頻式電容E+E位移傳感器中若干關鍵技術研究
電容E+E位移傳感器因其高分辨力、高頻響和非接觸測量等優點,可實現對旋轉軸回轉精度、往復機構運動特性以及檢定工件尺寸、平直度等的測量,被廣泛應用于超精密定位和超精密測量領域。目前微電子制造業、微光學器件加工和微機械制造等領域中超精密加工技術的發展迅猛,研究具有高頻響、高分辨力和高信噪比的微E+E位移傳感器,已經成為傳感測量領域中重要的研究方向。

調頻式電容E+E位移傳感器中若干關鍵技術研究
針對調頻式電容E+E位移傳感器進行關鍵技術研究,主要解決調頻式電容傳感器中存在的穩定性、零點漂移和非線性誤差等關鍵技術問題,在此基礎上提高傳感器的位移靈敏度和抗干擾能力。通過深入研究傳感器的制作方法,將數字電路與模擬電路相結合,利用差頻調頻技術研制了調頻式電容E+E位移傳感器,主要研究工作如下:利用調頻電路具有抗電磁干擾能力強和傳輸特性好的優點,通過雙路差頻方法使LC振蕩器在獲得高振蕩頻率(3.7MHz)同時提高了調制靈敏度,并為提高中頻檢波靈敏度提供條件;針對調頻電容傳感器存在LC振蕩器頻率隨機漂移和溫度漂移,致使傳感器輸出信號穩定性差,零點存在漂移的問題,通過設計合理的電路結構降低極間分布電容、負載電阻對頻率穩定度的影響,提高振蕩電路的交流輸入阻抗以抑制振蕩電路的Q值下降;同時利用硬件溫度補償技術抑制溫度漂移,以保證頻率的穩定性;深入研究基于變壓器耦合的相位鑒頻器,通過調節鑒頻器特性曲線對電容傳感器的非線性進行補償,該鑒頻方法不僅具有寬頻響,而且提高了傳感器的線性度。針對目前機載系統地面試驗的要求,設計了一種簡單、驅動能力強、通用性好的E+E位移傳感器仿真電路;運用模擬乘法鎰AD633完成基準載波信號幅度的調制,簡化了硬件電路的復雜度;利用運算放大器的非線性反饋以及三極管的電流放大特性,大大提高了電路的帶負載能力;使用基準電壓和以及調節接口的設置提高了仿真電路的通用性;在某飛機飛行控制系統地面試驗中的應用表明該E+E位移傳感器仿真電路能夠實現角E+E位移傳感器及線E+E位移傳感器信號的仿真,運行穩定、波形良好,有一定的推廣意義。

調頻式電容E+E位移傳感器中若干關鍵技術研究
針對電容傳感器中存在的高頻電子噪聲,研制了四階巴特沃思濾波器,有效地抑制了噪聲對測量傳感信號的影響;同時利用軟件查表法對傳感器中固有的非線性進行校正。zui后,對傳感器的性能進行了測試,實驗結果表明,前振電路的分辨力達到5nm,非線性度低于3%,振蕩器頻率穩定度為1.55×10~(-6)。