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基于感应耦合比率臂的高精度位移测量系统

资料介绍
测控技术论文

基于感应耦合比率臂的高精度位移测量系统
摘要:讨论了比率测量方法的优点,介绍了运用感应耦合比率臂和差动式电容位移传感
器设计的高精度微小位移测量系统。给出了一种实验系统的设计例子和主要的测试结果
,说明了该设计在小位移测量中的有效性。    关键词:位移测量 感应耦合比率臂
电容传感器 纳米测量
各种物理量(如温度、压力、位移、振动、速度、流量与扭矩)或者是浓度、酸碱度等
化学量,一般都需要用适当的传感器将其转换为电学量后才便于检测和控制。常用的电
气测量方法有很多种,依据测量误差与测量方法相关联的特点,可以将现有的各种测量
方法分为如下三大类: (1)直接测量法:直接测量未知量的数据;
(2)差值测量法:测量未知量与已知量之差,间接获得被测量的值;
(3)比率测量法:测量未知量与已知量之比值,间接获得被测量的值。
测量的过程就是要在未知量和已知量间建立起一定的关系,最后获得被测量的大小。在
采用上述不同的测量方法的,测量装置和过程引入的误差是不一样的。如在直接测量法
中,因为测量时间与环境的变化会引入一个系统误差;而采用差值测量法时,由于两个
被比较的元件的外界条件相同,检测它们的差值可在很大程度上消除上述系统误差,尤
其是利用零偏法时,差值测量可以获得相当精确的结果,不过所测得的两个量之差值仍
随着外部条件的变动而变化。采用比率测量法能够显著减小在一级近似下被测量中依赖
于外界条件以乘积因子形式出现的误差项,从而具有优于差值测量法的抗干扰性能。

1 比率测量法
一个物理量f,其值取决于外界因素如t(温度)、u(电压)……等,其一阶展开式为:
f=f0+(аf/аt)0Δt+(аf/аu)0Δu+A    (1)
为简化数字运算,只考虑存在一个干扰因素的情况,参考量f1与被测量f2可以分别写作
:f1=f01(1+β1Δt)和f2=f02(1+β2Δt),此处β1=1……
基于感应耦合比率臂的高精度位移测量系统
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