检索结果-内蒙古大学图书馆

仪表技术与传感器 2002年第11期 30-31页

作者：张斌斌丛培田沈阳工业学院机械工程分院辽宁沈阳110016

介绍一种用于动平衡分析仪差动电容式位移传感器信号转移电路。利用差动测量技术 ,将由振动引起的微小电容变化量转化成交流电压信号。电路由差动放大电路、正弦信号发生器、模拟乘法器和二阶低通滤波器组成 ,该电路线路简单、集成度高... 详细信息

介绍一种用于动平衡分析仪差动电容式位移传感器信号转移电路。利用差动测量技术 ,将由振动引起的微小电容变化量转化成交流电压信号。电路由差动放大电路、正弦信号发生器、模拟乘法器和二阶低通滤波器组成 ,该电路线路简单、集成度高、便于调试。通过电压转换电路可以将 - 10～ + 10V的输出电压转变成为 0～ 5V的电压 ,便于带有A/D转化电路的单片机系统直接进行A/D转换 ,简化了电路设计。

关键词：电容式位移传感器转换电路设计动平衡电路差动测量

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电容式位移传感器的智能化测量系统研究

电容式位移传感器的智能化测量系统研究

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作者：辜申东华大学

学位级别：硕士

随着现代科学技术的发展，现代工业对位移测量的要求越来越高，人们急切需要一批位移测量仪器来满足现代工业制造的要求。在众多的位移测量仪器中，电容式位移传感器以其结构简单、良好的测量精度和灵敏度、以及优良的动态性能等特点在... 详细信息

随着现代科学技术的发展，现代工业对位移测量的要求越来越高，人们急切需要一批位移测量仪器来满足现代工业制造的要求。在众多的位移测量仪器中，电容式位移传感器以其结构简单、良好的测量精度和灵敏度、以及优良的动态性能等特点在航空航天、医疗器械以及汽车制造等领域有着广泛的应用。然而不可否认的是它依然有着一些不容忽视的问题需要现代科研人员去解决。比如它容易受到环境温度的影响而产生温度漂移，并且容易产生边缘效应和寄生电容，而这些因素会严重影响其测量精度。然而随着人工智能以及机器学习的发展，人们为克服这一问题找到了新的途径，即人们可通过运用人工智能和机器学习技术来改进传统的电容式位移传感器，使得其具备更好的抗温度干扰性能，从而具备更高的测量精度，而这就是智能传感器技术。　　本文主要围绕着研制出高测量精度的传感器这一核心问题来展开研究，并将传统的电容式位移传感器与单片机系统结合以实现传感器的智能化。具体的研究工作如下:　　(1)首先介绍了各种电容传式位移感器的测量原理，主要对变极距型、变介质常数型以及变面积型的电容式位移传感器进行原理分析和比较，最终确立了以差动变面积型作为本文的电容式位移传感器的基本结构。　　(2)为了减小环境因素对电容式位移传感器的测量精度的影响，必须选择合适的材料来研制高测量精度的传感器。本文经过结合实际情况来分析，最终选用了温度系数较低的黄铜来作为传感器的基本研制材料。　　(3)为了实现对电容进行测量，需要将电容量转化为电压量，为此本为设计了电容/电压转换器。　　(4)对于差动变面积型的电容式位移传感器来说，其边缘效应不可避免，本文采用了等位环技术克服了边缘效应的影响。　　(5)对于差动变面积型的电容式位移传感器来说，产生寄生电容也是其先天缺陷。本文采用了整体屏蔽与电缆屏蔽相结合的抑制消除法来克服这一问题。　　(6)外界温度的变化也会对电容式位移传感器的测量精度产生较大的影响。为了减少温度因素对电容式位移传感器的影响，必须对该传感器进行温度补偿。本文利用自适应遗传算法（AGA）对最小二乘支持向量机(LSSVM)进行优化，从而建立起自适应遗传算法优化最小二乘支持向量机（AGA-LSSVM）温度补偿模型，然后利用此模型对电容式位移传感器进行温度补偿。经过温度补偿后，其灵敏度温度系数αs由6.31×10-3℃-1提升到2.56×10-4℃-1，提升了一个多数量级;温度附加误差的相对值δt由23.26%提升到0.38%，也提升了一个多数量级，从而提高了传感器的抗温度干扰性能。在本文中最小二乘支持向量机(LSSVM)、遗传算法优化最小二乘支持向量机（GA-LSSVM）和自适应遗传算法优化支持向量机(AGA-SVM)算法模型也被用来对电容式位移传感器进行温度补偿,并将温度补偿结果进行比较，结果表明利用AGA-LSSVM算法模型对电容式位移传感器进行温度补偿具有较大的优越性。　　(7)本文将AGA-LSSVM算法模型保存在STM32F407ZGT6单片机内，并将传统的电容式位移传感器与STM32F407ZGT6单片机连接到一起，从而组成一套完整的电容式位移传感器智能化测量系统。在这套智能化系统中，主要包括STM32F407ZGT6芯片、电容/电压转换器、A/D转换模块、温度采集模块、TFT-LCD液晶显示模块、按键模块、报警模块和RS485串口通信模块。除此之外，本文设计了各模块对应的软件程序，最终确保整个智能化测量系统正常运行。　　(8)最后通过调试相关硬件和软件部分得到了TFT-LCD液晶显示结果，并计算了系统的相关参数，结果表明该电容式位移传感器智能化测量系统能够实现对位移的正确测量。

关键词：电容式位移传感器边缘效应寄生电容温度补偿测量精度

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电容式位移传感器测量系统的研究

电容式位移传感器测量系统的研究

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作者：楼森东华大学

学位级别：硕士

位移测量作为工程测量领域中至关重要的研究课题,从古至今诞生了多种应对不同情况使用的测量器具。自近代以来,精密位移测量作为位移测量研究的一项分支,随着科学技术以及生产制造水平的提升得到了各国研究机构和设备生产公司的深度探... 详细信息

位移测量作为工程测量领域中至关重要的研究课题,从古至今诞生了多种应对不同情况使用的测量器具。自近代以来,精密位移测量作为位移测量研究的一项分支,随着科学技术以及生产制造水平的提升得到了各国研究机构和设备生产公司的深度探究和密切关注。其中电容式传感器作为一种常用的微位移测量工具,凭借结构简单、精度高、灵敏度高和良好的动态性能等特点,在工业生产、航空航天和汽车制造等行业具有相当广泛的应用。但是电容式传感器在位移测量上也存在许多缺陷,如输出信号较小,容易受温度和寄生电容等因素的影响。智能传感器技术作为一种在传统传感器基础上进行信息处理的新兴技术,通过传感器与微机之间有效结合的方法,实现高精度的信息采集和多功能的信息处理。本文对电容式位移传感器测量系统进行研究分析,并搭建电容式位移传感器测量系统,利用智能传感器技术进行传感器优化,主要完成了以下研究内容:（1）电容传感器的原理研究,对变介质型、变面积型、变极距型进行分析比较,并考虑到实际应用,因此本课题选用了差动式变面积型电容式传感器测量位移。（2）环境因素以及各类附加电容导致电容式位移传感器产生误差,从选材上进行分析,选用温度系数低的铜以及镍铬合金;外部装置进行封装,减小湿度和电磁干扰的影响;提高了极板间初始电容量,减少边缘效应;并采用驱动屏蔽电缆技术减小寄生电容产生的误差。（3）为了进一步减少温度因素对电容式位移传感器的影响,必须对该传感器进行温度补偿,进行温度标定实验,并通过数据融合技术,对不同算法进行比较完成传感器的温度补偿,得到补偿后的位移与传感器输出电压的函数关系式,从该函数关系可知,降低了温度对传感器的影响。算法使用了多元回归方程法、传统BP神经网络和基于贝叶斯正则化L-M算法BP神经网络。其中基于贝叶斯正则化L-M算法BP神经网络的效果最佳,成功将温度灵敏度系数从3.811×10-2/?C优化到1.703×10-3/?C,温度附加误差从77.5%下降到6.81%。（4）以STM32单片机为核心,将函数关系式保存在单片机内,建立电容式位移传感器与单片机结合的智能传感器系统,功能是采集电容式位移传感器和温度传感器的信号,经过数据处理,将数据传输到LCD液晶显示屏显示,并具有无线传输功能。内部包含了直流稳压电源、信号采集模块、CAV414信号调理模块、报警模块、LCD1602显示模块、按键模块、nRF24L01无线传输模块和RS232串口通信模块。在硬件电路基础上,应用IAR EWARM,设计对应的软件程序,保证系统正常运行。最后通过具体调试,本测量系统能够有效完成电容式位移传感器测量系统的优化,并有一定距离的无线传输能力,运行稳定,在短距离位移的测量中有一定的应用价值。

关键词：电容式位移传感器位移测量 BP神经网络 STM32 nRF24L01

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电容式位移传感器的研制

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岩土力学 1990年第1期11卷 83-91页

作者：谢叶中科院武汉岩土力学所湖北武汉

本文讨论了连接电缆分布参数对电桥平衡方程及电桥灵敏度的影响,认为可进行三端测量的变压器比率臂电桥能在很大程度上消除这些分布参数的影响。二个非完全包围导体之间的电容量的不确定性,可以通过引入一个三端电容来消除。因此,若把... 详细信息

本文讨论了连接电缆分布参数对电桥平衡方程及电桥灵敏度的影响,认为可进行三端测量的变压器比率臂电桥能在很大程度上消除这些分布参数的影响。二个非完全包围导体之间的电容量的不确定性,可以通过引入一个三端电容来消除。因此,若把电容式位移传感器做成三端式结构,就可以用变压器比率臂电桥精确地测量出传感器电容量的微小变化。由此,研制了一种电容式位移传感器,设计并制作了变压器比率臂电桥及其有关检测电路。实验结果表明,当载波频率为100kHz时,能在100m长的连接电缆处测量出10^(-3)pF量级的电容变化量;并且认为,能在更长的连接电缆下进行精确地测量。

关键词：电容式位移传感器岩土力学参数测量变压器比率臂电桥

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基于AGA-LSSVM的电容式位移传感器温度补偿

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东华大学学报（自然科学版） 2020年第5期46卷 798-804页

作者：辜申卢文科冯阳左锋东华大学信息科学与技术学院上海201620

利用自适应遗传算法(adaptive genetic algorithm,AGA)良好的全局寻优能力来优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)的正则化参数γ和核函数参数σ2,构建电容式位移传感器的AGA-LSSVM温度补偿模型,并对其... 详细信息

利用自适应遗传算法(adaptive genetic algorithm,AGA)良好的全局寻优能力来优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)的正则化参数γ和核函数参数σ2,构建电容式位移传感器的AGA-LSSVM温度补偿模型,并对其输出位移进行预测,从而实现温度补偿。经计算分析可知,利用AGA-LSSVM算法模型对电容式位移传感器进行温度补偿后,其灵敏度温度系数αs由6.83×10-3℃-1变为2.98×10-4℃-1,相对误差δt由25.58%减小到0.45%。同时将AGA-LSSVM算法模型与LSSVM、遗传算法优化最小二乘支持向量机(GA-LSSVM)以及自适应遗传算法优化支持向量机(AGA-SVM)算法模型的预测结果进行比较,结果表明,利用AGA-LSSVM算法模型对电容式位移传感器进行温度补偿显示出较大的优越性。

关键词：电容式位移传感器温度补偿灵敏度温度系数自适应遗传算法最小二乘支持向量机算法

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电容式位移传感器的非线性拟合比较

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电子技术应用 2019年第9期45卷 89-92,96页

作者：张菡薄涵亮王帅杨文龙傅一帆华北计算机系统工程研究所北京100083 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

针对控制棒落棒时棒位指示传感器的电容和位移关系,在水平位置下,在4种不同的工况下将控制棒数据进行标定,对标定得到的电容值取最大值和最小值的二分之一作为拟合值,分别采用三次样条插值、最小二乘法、BP神经网络的方法对数据进行拟合... 详细信息

针对控制棒落棒时棒位指示传感器的电容和位移关系,在水平位置下,在4种不同的工况下将控制棒数据进行标定,对标定得到的电容值取最大值和最小值的二分之一作为拟合值,分别采用三次样条插值、最小二乘法、BP神经网络的方法对数据进行拟合,然后使用4种工况下得到的原始数据进行插值观察误差并做残差分析。MATLAB拟合结果表明,三次样条插值具有良好的效果。

关键词：电容式位移传感器三次样条插值非线性拟合

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电容式位移传感器的定尺和定子

电容式位移传感器的定尺和定子

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作者：蒲红吉彭凯但敏刘小康于治成陈自然 400054 重庆市巴南区李家沱红光大道69号

本实用新型公开了一种电容式位移传感器的定尺和定子；定尺包括定尺基体和设置在定尺基体表面的激励电极，激励电极的A相激励信号引线与C相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的一侧，激励电极的B相激励信号引线与D相激励信号引线组... 详细信息

标准号: CN210922498U

本实用新型公开了一种电容式位移传感器的定尺和定子；定尺包括定尺基体和设置在定尺基体表面的激励电极，激励电极的A相激励信号引线与C相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的一侧，激励电极的B相激励信号引线与D相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的另一侧；定子包括定子基体和设置在定子基体表面的激励电极，激励电极的A相激励信号引线与C相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的内侧，激励电极的B相激励信号引线与D相激励信号引线组成双绞线且位于激励电极的外侧。本实用新型能减小干扰信号对测量精度的影响，保证测量精度。

关键词：激励电极相激励信号双绞线本实用新型定尺基体定子基体定尺电容式位移传感器测量干扰信号减小保证

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纳米分辨力电容式位移传感器若干关键技术研究

纳米分辨力电容式位移传感器若干关键技术研究

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作者：廖承斌哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

该文首先对璀世界上能够实现纳米测量的传感技术作了综合比较,在此基础上采用电容调频式测量方案.该文详细阐述了影响电容式位移传感器测量量精度的主要问题的产生机理,并提出了相应的解决方法.主要研究工作概括如下:1、外接振荡电路采... 详细信息

该文首先对璀世界上能够实现纳米测量的传感技术作了综合比较,在此基础上采用电容调频式测量方案.该文详细阐述了影响电容式位移传感器测量量精度的主要问题的产生机理,并提出了相应的解决方法.主要研究工作概括如下:1、外接振荡电路采用零点温度保持电路为主的高稳定性振荡电路,有效地抑制了杂散电容的干扰和温漂的影响,较明显地提高了频率稳定性,有助于提高传感器的有效分辨力;2、选用差频调频电路,使系统同时具有较高的位移调制灵敏度和较高的测频灵敏度,并具有一定的抗温漂能力;3、采用高速高精度连续测频方法,消除了±1个字误差.该文解决了位移传感器设计及研制中几个关键性技术问题,通过实验和误差分析,其频率稳定度达到10<\'-6>.为研制纳米精度传感器提供了一项关键技术.

关键词：纳米技术电容式位移传感器电容调频式测量方案测量精度

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用于植入式医疗的可降解电容式位移传感器研究

用于植入式医疗的可降解电容式位移传感器研究

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作者：柳永博大连理工大学

学位级别：硕士

可生物降解器件是一种使用可降解材料制备而成的器件,它不仅能实现设计的功能,而且可以在任务完成后在一定下条件完全降解、不留痕迹,这种特点使其在植入式医疗领域发挥着重要的作用。然而面对实际应用,可生物降解器件依然存在一些问题... 详细信息

可生物降解器件是一种使用可降解材料制备而成的器件,它不仅能实现设计的功能,而且可以在任务完成后在一定下条件完全降解、不留痕迹,这种特点使其在植入式医疗领域发挥着重要的作用。然而面对实际应用,可生物降解器件依然存在一些问题:材料方面,传统电子器件使用的多是不可弯曲、不可降解的材料,这对于可生物降解器件并不适用。器件方面,监测植入式药物释放系统的进给量等方面均需要位移传感器,然而目前没有关于可生物降解位移传感器的研究。因此本文研发了一种可降解、对人体无害的高性能植入式位移传感器。为了实现以上目标,需要保证传感器的基底、电极和封装均为可生物降解材料,因此本文以天然壳聚糖为基本材料制备薄膜基底,为了得到柔韧性更好以及表面粗糙度更小的基底,在其中添加昆虫表皮蛋白得到掺杂薄膜。在此基础之上,本文设计并制作了一种可降解位移传感器。该传感器以掺杂薄膜为基底,在基底上使用磁控溅射制备叉指型锌金属电极,然后再加一层掺杂薄膜作为封装保护层。该传感器利用电容感应原理,通过测量人体和传感器接近时产生的感应电容来监测位移。为了研究传感器性能,首先,本文表征了该位移传感器的电学响应,实验表明其电容变化量与位移成标准反比例关系,灵敏度最高可达68.5n F/mm,可用于测量微米级的位移,检测范围为0-4mm,并具有很高的响应速度和稳定性。随后,本文从材料出发研究其降解性能,表征了薄膜基底的可控降解能力,在去离子水中该薄膜会于3小时之内完全降解,当p H值减小或温度升高时薄膜降解速度均会增快。为了研究传感器的机械强度,本文表征了添加蛋白对薄膜基底的影响,结果表明相比于纯壳聚糖薄膜,添加浓度为0.5%的掺杂薄膜的延伸率和韧性分别提升了77%和173%,均方根粗糙度（Rq）减小了12.8%,基底具有优良的柔韧性和表面粗糙度对电子器件十分有利。进一步,本文研究了常用金属的降解性能,结果表明使用锌制作的电极会在2天内完成降解,该速度适用于制备可生物降解器件。最后,我们研究了传感器整体的降解性能,在去离子水中该传感器会于10分钟之内崩解变形,3小时之内薄膜完全降解,2天之内金属完全降解,也即完成传感器降解。总的来说,本文设计的传感器可以实现位移监测和可控降解的功能,具备作为植入式医疗器件的潜力。

关键词：电容式位移传感器可生物降解植入式医疗壳聚糖

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用电容式位移传感器测量钢轨温度应力

用电容式位移传感器测量钢轨温度应力

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作者：李旭电子科技大学

学位级别：硕士

本文介绍了一种基于应变原理测量钢轨温度应力的新方法及其智能测量仪器的设计。轨道是铁路的重要组成部分。环境温度的变化会使无缝钢轨产生温度应力,过大的温度应力可能使钢轨产生变形或被拉断,严重影响列车的运行安全。近年来,国内... 详细信息

本文介绍了一种基于应变原理测量钢轨温度应力的新方法及其智能测量仪器的设计。轨道是铁路的重要组成部分。环境温度的变化会使无缝钢轨产生温度应力,过大的温度应力可能使钢轨产生变形或被拉断,严重影响列车的运行安全。近年来,国内外研制了许多测量装置来检测钢轨的温度应力。至今,尚未研究出为大家所公认的、通用的、简便易行的检测温度应力的装置和方法。本文应用应变原理设计应力测量装置,对位移传感器、接口电路和软件算法进行了全面的设计。 1.论文对应用应变原理的温度应力测量进行了理论推导,得出了适用于测量应用的理论公式。 2.测量仪的设计充分利用了新型微电容信号转换电路和单片机技术,提高了测量仪的性能指标,增强了测量仪的功能。 3.设计中分别对电容式传感器的接口电容、转换电路的非线性和输出偏差进行校正,对电路进行了较全面的抗干扰和系统故障自诊断设计,保证了系统的稳定性和可靠性。提出了一种带有程序判断的智能数字滤波算法,它既具有较好的平滑能力,又具有较快的反应速度。 4.为测量系统设计了较为完善的智能化软件,实现了自动增益控制、温度补偿、自动校准等特性,使系统的测量精度进一步提高。新型的钢轨温度应力检测仪的研制开发适应了准确快速测量的需要,具有体积小、成本低、可靠性好、响应速度快等特点,有很好的使用推广价值。

关键词：无缝钢轨温度应力电容式位移传感器接口电路 C8051F012

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