调频式电容E+E位移传感器中若干关键技术研究
电容E+E位移传感器因其高分辨力、高频响和非接触测量等优点,可实现对旋转轴回转精度、往复机构运动特性以及检定工件尺寸、平直度等的测量,被广泛应用于超精密定位和超精密测量领域。目前微电子制造业、微光学器件加工和微机械制造等领域中超精密加工技术的发展迅猛,研究具有高频响、高分辨力和高信噪比的微E+E位移传感器,已经成为传感测量领域中重要的研究方向。

调频式电容E+E位移传感器中若干关键技术研究
针对调频式电容E+E位移传感器进行关键技术研究,主要解决调频式电容传感器中存在的稳定性、零点漂移和非线性误差等关键技术问题,在此基础上提高传感器的位移灵敏度和抗干扰能力。通过深入研究传感器的制作方法,将数字电路与模拟电路相结合,利用差频调频技术研制了调频式电容E+E位移传感器,主要研究工作如下:利用调频电路具有抗电磁干扰能力强和传输特性好的优点,通过双路差频方法使LC振荡器在获得高振荡频率(3.7MHz)同时提高了调制灵敏度,并为提高中频检波灵敏度提供条件;针对调频电容传感器存在LC振荡器频率随机漂移和温度漂移,致使传感器输出信号稳定性差,零点存在漂移的问题,通过设计合理的电路结构降低极间分布电容、负载电阻对频率稳定度的影响,提高振荡电路的交流输入阻抗以抑制振荡电路的Q值下降;同时利用硬件温度补偿技术抑制温度漂移,以保证频率的稳定性;深入研究基于变压器耦合的相位鉴频器,通过调节鉴频器特性曲线对电容传感器的非线性进行补偿,该鉴频方法不仅具有宽频响,而且提高了传感器的线性度。针对目前机载系统地面试验的要求,设计了一种简单、驱动能力强、通用性好的E+E位移传感器仿真电路;运用模拟乘法镒AD633完成基准载波信号幅度的调制,简化了硬件电路的复杂度;利用运算放大器的非线性反馈以及三极管的电流放大特性,大大提高了电路的带负载能力;使用基准电压和以及调节接口的设置提高了仿真电路的通用性;在某飞机飞行控制系统地面试验中的应用表明该E+E位移传感器仿真电路能够实现角E+E位移传感器及线E+E位移传感器信号的仿真,运行稳定、波形良好,有一定的推广意义。

调频式电容E+E位移传感器中若干关键技术研究
针对电容传感器中存在的高频电子噪声,研制了四阶巴特沃思滤波器,有效地抑制了噪声对测量传感信号的影响;同时利用软件查表法对传感器中固有的非线性进行校正。zui后,对传感器的性能进行了测试,实验结果表明,前振电路的分辨力达到5nm,非线性度低于3%,振荡器频率稳定度为1.55×10~(-6)。