学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

干涉测量中PZT移相伸长量反馈传感器的设计研究

作 者: 成晓强
导 师: 高志山; 马春光
学 校: 南京理工大学
专 业: 光学工程
关键词: 电容式微位移传感器 PZT非线性 微小位移反馈 AD7746
分类号: TP212
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
下 载: 4次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


移相干涉测量中PZT的非线性误差是系统测量误差的主要来源之一。为改善PZT移相器的非线性特性,本文研究了平板式电容传感器在PZT伸长量反馈中的应用,对干涉系统中的移相器进行了反馈测试试验,并提出了非线性校正方案。论文中在对比分析了常见微小位移传感器的发展及应用场景的基础上,选择了平板式电容传感器作为PZT伸长量的反馈方案。综合分析了多个常用微小电容检测电路后,设计了基于AD7746的紧凑型数字式电容传感器采样模块。并通过与基于AD5791的PZT驱动信号模块、放大电源、基于STM32的主控模块相结合,构成了完整的PZT伸长量反馈系统。文中通过与高精度仪器设备的比对试验,对各个模块分别进行了分析标定。实验表明:PZT驱动信号模块具有24.8μV的输出分辨精度、0.25%的输出非线性度;电容传感器具有优于10nm的采样分辨精度、干涉测量应用范围内0.46%的平均非线性度。在系统实验中,还对现有单轴移相器的单程非线性及往返迟滞特性进行了试验分析,并使用了PZT电压校正曲线与传感器实时数据修正相结合的反馈方案。最后利用基于PCA原理的相位提取算法解算出实际干涉条纹的相位变化,通过对比反馈前后的相位变化曲线佐证了该方案的有效性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-10
  1.1 课题的研究背景  7-8
  1.2 电容测微技术在国内外的研究现状  8-9
  1.3 本论文的主要研究工作  9-10
2 平板式电容传感器概述  10-19
  2.1 微小位移传感器发展  10-12
    2.1.1 应变式位移传感器  10-11
    2.1.2 LVDT位移传感器  11
    2.1.3 平板式电容传感器  11-12
  2.2 平板式电容传感器的工作原理及等效电路  12-15
  2.3 常用电容测量电路  15-17
    2.3.1 充/放电法电容检测电路  15-16
    2.3.2 交流电桥法电容检测电路  16
    2.3.3 谐振法电容检测电路  16
    2.3.4 运算放大器法电容检测电路  16-17
  2.4 平板式电容传感器设计要点  17-18
    2.4.1 平板式电容传感器边缘效应的消除  17-18
    2.4.2 屏蔽电缆驱动技术  18
  2.5 小结  18-19
3 PZT伸长量反馈系统设计  19-35
  3.1 基于AD7746的数字式电容传感器设计  19-25
    3.1.1 AD7746结构与特性  19-21
    3.1.2 AD7746基本工作原理  21-23
    3.1.3 AD7746工作模式  23
    3.1.4 电容传感器硬件设计  23-25
  3.2 基于AD5791的PZT驱动信号设计  25-29
    3.2.1 AD5791结构特性  26-27
    3.2.2 AD5791工作模式  27-28
    3.2.3 AD5791电压输出自校准  28
    3.2.4 PZT驱动信号模块硬件设计  28-29
  3.3 主控模块与程序设计  29-34
    3.3.1 主控模块  29-30
    3.3.2 程序设计  30-34
  3.4 小结  34-35
4 PZT伸长量反馈系统标定与实验  35-51
  4.1 PZT驱动信号模块实验与误差分析  35-38
    4.1.1 PZT驱动信号模块实验  35-37
    4.1.2 PZT驱动信号模块误差分析  37-38
  4.2 电容传感器模块比对实验与误差分析  38-45
    4.2.1 传感器装调及参数仿真  38-39
    4.2.2 传感器稳定性实验  39-41
    4.2.3 传感器分辨能力及线性度实验  41-43
    4.2.4 传感器模块误差分析  43-45
  4.3 PZT伸长量反馈实验  45-49
    4.3.1 试验平台搭建  46-47
    4.3.2 移相器反馈实验及非线性校正  47-49
  4.4 小结  49-51
5 总结与展望  51-53
  5.1 文章总结  51
  5.2 进一步的工作和展望  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-58
附录  58

相似论文

  1. 微小电容检测系统的研究与实现,TM934.2
  2. 间隙测量应用系统研究,TG806
  3. 平面电容式无损探测传感器的研究,TP212.1
  4. 便携式车用机油检测仪的研究,U472.9
  5. 干涉显微镜测量球面小曲率半径方法研究,TH742
  6. 传感器网络中渐变事件监测研究,TP212.9
  7. 无线传感器网络上的数据聚集调度算法,TP212.9
  8. 运动特征及地形约束的感知网目标跟踪算法及系统研究,TP212.9
  9. 无线传感器网络中定位攻击检测技术研究,TP212.9
  10. 基于功能节点的无线传感器网络多对密钥管理协议研究,TP212.9
  11. 基于LEACH的安全建簇无线传感器网络路由协议研究,TP212.9
  12. 基于行为可信的无线传感器网络入侵检测技术的研究,TP212.9
  13. 基于区域的无线传感器网络密钥管理方案研究,TP212.9
  14. 移动WSN基于虚拟簇头数据收集策略的研究,TP212.9
  15. 面向信息物理系统的IEEE802.15.4MAC协议分析及优化,TP212.9
  16. 基于多层WSN结构的非均匀簇路由协议研究,TP212.9
  17. 足球运动数据采集系统设计,TP212.9;TP274.2
  18. 具有移动节点的无线传感器网络定位算法研究,TP212.9
  19. 躯体传感器网络自适应通信协议研究,TP212.9
  20. 基于ZigBee矿井无线定位系统,TP212.9
  21. 移动无线传感器网络中数据聚集的研究,TP212.9

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器
© 2012 www.xueweilunwen.com