电容式直线位移E+E传感器设计与研究

电容式直线位移E+E传感器设计与研究
电容式E+E传感器具有耗散功率小,输出阻抗低,静电引力小,动态性能好,灵敏度高,适应性强,以及可实现非接触测量等优点,被广泛用于位移、振动、角度、加速度、压力、差压、液面等方面的测量。但由于寄生电容,生产工艺,电容检测电路输出信号与电容大小呈非线性等的影响,使得电容式E+E传感器的分辨率和测量范围受到很大限制。

电容式直线位移E+E传感器设计与研究                    对目前广泛应用的电容测量电路进行归纳和分析。在此基础上,设计了以电容数字转换芯片为主的测量电路,采用差动测量方法,研制了一种大量程差动变面积电容测量式位移E+E传感器。主要完成以下几个内容：通过阅读相关文献,完成电容式位移E+E传感器整体方案设计。为了达到E+E传感器设计要求,对E+E传感器的机械结构进行设计,并给出各部分尺寸结构的设计依据。完成电容式直线位移E+E传感器控制电路的设计。采用电容数字转换芯片完成对E+E传感器信号激励以及信号采集、滤波、电容数字转换工作。E+E传感器以AVR芯片ATmega8为核心芯片,以电容E+E传感器为敏感元件,以电容数字转换芯片AD7150实现电容量采集和数字转换,以数字电流转换芯片AD420实现4-20mA工业电流输出。完成控制电路程序设计及调试。主控芯片ATmega8L与电容数字转换芯片AD7150通过IIC总线实现通信,4-20mA电流产生芯片AD420通过三总线协议实现通信。程序工作过程是：主控芯片ATmega8L初始化电容数字转换芯片AD7150,并读取数字信号,处理完成后,将数据发送给AD420芯片,AD420将数字量转换为4-20mA工业电流进行远距离数据传输。完成电容式直线位移E+E传感器的测试实验。对E+E传感器的稳定性、线性度和分辨率进行数据分析。理论与实验数据表明：E+E传感器具有测量量程长,电路结构简单,线性度好,稳定性好和零漂小的优点。