电容位移E+E传感器温度漂移主动抑制技术
电容式位移E+E传感器由于具有分辨率高、频响高、可实现非接触式测量等优点,在精密加工、高精度定位、超精密测量等领域得到广泛的应用。由于电容位移E+E传感器信号转换和处理电路存在模拟环节,因此其传感特性易寄生电容等寄生参数和温度的影响。

电容位移E+E传感器温度漂移主动抑制技术
使用运算放大式测量方法在一定程度上解决了寄生参数的问题,但是运算放大式的电容位移E+E传感器对参考电容的特性要求非常严格,参考电容的温度特性直接影响E+E传感器的温度特性,使用目前的低温漂电容还是不能满足纳米精度测量的要求。因此,如何有效的抑制电容位移E+E传感器的温度漂移成为研制纳米精度电容位移E+E传感器的技术关键。基于运算放大式电容位移E+E传感器的特点,对其测量原理和温度漂移成因进行了分析,提出了通过对电容位移E+E传感器小温度场进行控制来抑制其温度漂移的策略,并设计了一套电容位移E+E传感器主动抑制系统。首先,根据运算放大式电容E+E传感器的温度漂移成因,给出了系统的总体设计方案。超精密平台中使用压电陶瓷驱动器提供位移进给,采用集成应变式位移E+E传感器的驱动器能够减小磁滞与蠕变特性,提高位移控制精度。设计并实现应变式位移E+E传感器位移检测电路,介绍电容位移E+E传感器位移测量原理;设计位移E+E传感器电路,采用仪表放大器、同相衰减器与低通滤波器电路得到正比于位移变化的电压信号并输出;zui后对位移E+E传感器电路进行实验验证。实验结果表明:设计的E+E传感器检测电路的电噪声峰-峰值为0.390mV,输出电压分辨率小于0.6mV,对应的位移E+E传感器的分辨可达1nm,能够有效提高压电陶瓷的精度。并完成了闭环控制系统硬件电路的设计,包括控制器模块电路、执行器驱动模块电路、反馈电路和其他外围电路。其次,完成了系统的软件设计,主要包括主程序、温度采集程序设计、D/A转换程序及RS232串行通信程序的设计。 再次,对PID控制和Bang-Bang控制进行了研究,设计了抗积分饱和PID控制和Bang-Bang控制复合的控制算法,并实现了算法向单片机的程序移植。

电容位移E+E传感器温度漂移主动抑制技术
zui后,对系统的性能进行了实验研究,实验结果表明系统能够显著抑制电容位移E+E传感器温度漂移。综上所述,针对电容位移E+E传感器温度漂移的问题,提出了一种主动抑制技术,并完成了电容位移E+E传感器温度漂移主动抑制系统的研制,有效的解决了电容位移E+E传感器温度漂移问题。