电容传感微小孔径的测量方法

第 卷 第 期 拓 年 月 纳 米 技 术 与 精 密 工 程 明 】例拼 朋 份 理如 均吧 《场 电容传感微小孔径的测 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 孙长库 , 王小兵 , 刘 斌 , 郑义忠 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室 , 天津 摘 要 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了电容传感器的基本原理 , 推导了电容传感器浏 小孔 内径的数学模型 , 组建了电容传感徽孔浏童 系统 , 研究了 扔 徽孔电容传感器的制作方法及浏全 系统的标定方法 所制作的浏孔传感器经标定后 , 浏童分 并率达到 阿 该浏黄系统操作简单 , 可通过 接口 、 结合浏贵软件在计葬机上直接读 出徽小孔的内径值 关扭词 电容传感器 微小孔径 非接触侧量 标定 中圈分类号 文献标识码 文章编号 一 拓 一 ·以 ‘ 压 扮 · 一 , 一 , , 一 叮 钊 , 城 , 下 , 加 , , 而 卿 困吧 创 找祀 扔 从 , 击 玩 油 功山 杭 卜 盯 , 找如 口 而 一 匡℃ 一 山 孔径测量是几何量测量中的一项重要内容 , 其特 点是测量器具活动空间受到限制 , 操作调整不便 , 测量 速度慢 , 特别是小孔 、深孔的测量难度更大 按照测量 时测头与被测孔壁是否接触 , 孔径的测量方法可以分 为接触法测量和非接触法测量 接触法测量主要有坐 标测量机测量法 、 电接触法 、尺寸规划法等 , 它们的缺 点是接触力的存在会引起测杆和测头的机械变形 , 容 易造成较大的误差川 非接触法主要有光学测量法 、 气动测量方法和电容传感测量法 , 其中前两者大多只 能测量通孔 , 后者是本文研究的主要内容 此外 , 一种 兼具接触法与非接触法两者优点的小孔测量方法 —光纤传感微小孔径测量方法正在兴起 该方法可以在 仅有微小的接触力 小到 回 的情况下 , 测量直径 小到 的小孔〔刁 〕 不过该方法成本昂贵 , 操作 复杂 电容传感器的结构简单 , 操作简便 , 具有高的测量 灵敏度与精度 , 温度稳定性好 , 动态性能好 在检测技 术中 , 它不仅可应用于位移 、振动 、角度 、加速度等机械 量的测量 , 还可用于液位 、压力 、成分含量等热工方面 的测量 目前 , 随着电容传感式测量机理的 日益成 熟及应用领域的不断扩大 , 人们的研究重点正转向其 测量电路的精密处理上 ’一 小孔内径的电容传感式 测量方法是基于电容传感器测量位移的原理 电容传 感器在测量小孔内径时的独特优点有 ①不仅可以测 量微小的通孔和盲孔 , 而且可以测出小孔内任意截面 的尺寸和形状误差 ②配合不同的转接头后 , 可以对各 个方向的微小孔进行测量 ③测量系统精度高 , 成本低 廉 , 操作简单方便 , 特别适合大于 巾 小孔内径 的测量 太小的小孔 因电容传感器难于制作而不易 测量 本文主要介绍了电容测孔传感器的工作原理 、测 孔传感器测头的制作方法及其系统标定方法 , 最后给 出了实验结论 收稿日期 一肠一 作者简介 孙长库 一 , 男 , 教授 ‘ “ 。 二 纳 米 技 术 与 精 密 工 程 第 卷 第 期 电容传感徽小孔径测 原理 , , 、 气一 电容侧孔传感 工作原理 电容测孔传感器传感部分如图 所示 传感器测 量电极做成圆柱形 为了消除传感器边缘效应的影响 , 保证系统为线性测量 , 个保护环对称分布在测量电 极两边 测量时将传感器擂人被测孔 , 当传感器电极和 被测孔同轴时 , 传感器与被测小孔之间电容量为 粤一 合粤 一 , , ’ 奇粤 一 ”’‘ ” ‘ 令 一 , 当 。、时 , 、 粤 二 立 , 则有 下 一 一 叮 , , 、 气一 式中 为传感器有效测量电极 与被测孔 之间的 电容 , 为介 电常数 , 当介 质 是 空 气时 , 二 一 ” 。 为测量电极长度 , 丑 为被 测孔的半径 , 为传感器半径 , 将 坛 丝 展开 , 得 式中 私护 , 为常数 由此可见 , 对同一侧头 , 当被测孔径 发生变化 时 , 孔间隙 值就会改变 , 传感器的电容量 也就随 之变化 为便于测量 , 需要将电容的变化量通过适当的 电子测量线路放大处理 , 并转换为电压的形式输出 在 侧量的范围内 , 处理后的输出电压值变化量 八 和孔 间隙的变化量 △ 成线性关系 , 即【’“ △ 二 尺△ 公公二二盯盯么么 , , 万万 一一 ‘ 州州叫叫 、 匕匕 一一 一电容传感器外壳 一绝缘层 一有效侧 电极 一等位环 一被侧孔 圈 电容侧孔传盛 示宜 小孔内径相对侧 , 原理 用电容传感器测量孔径 , 按式 求得 后 , 再用 二 求小孔内径 , 不仅复杂且精度不高 实际 上常采用相对法侧量孔径 , 即用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 件直径与 么 表 示被测孔径 调整侧量系统并标定好后 , 在工作台上放 已知孔径 的标准件 , 标准孔和电容传感器侧头间 隙为 。 , 翰出电压 取下标准孔 , 放人被测小孔 若 被侧小孔半径为 , 这时小孔和侧头间隙为 , 输出电 压为 , 则传感器侧头和小孔间隙变化量为 八 一 。 △ 二 一 被测小孔的半径大小为 二 凡 一 从 由此可见 , 对侧孔传感器进行标定 , 就可确定比例 系数 值 , 再用一个标准环规 作基准 , 该电容传感 侧孔系统就可以用来测量小孔内径了 不过 , 一旦传感 器的侧头半径 确定 , 它所侧量小孔内径的范围也就 确定 这主要是由于公式 很开是有条件的一般要 求 △ 川 滩 为最小间晾 当及二 时 , 最 大实验误差为 , 从而保证了实验的精度 电容传感小孔内径侧 系统的组成如图 所示 振荡器 圈 电容传盛侧 , 小孔内径系统的组成示宜 拓 年 月 孙长库等 电容传感微小孔径的测量方法 电容测孔传感器测头的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与制作 测孔传感器测头比被测小孔还要小 , 在很小的测 头上做出测量电极 、引出电极的导线 , 并且在其两侧对 称安置 个与电极同轴的保护环 , 是电容传感微孔测 量系统的关键技术 图 是所设计的电容测孔测头的 剖视图 图中 , 测量电极 嵌在绝缘体 内 , 而绝缘体 又嵌在空心 圆柱体 上 测头的两端部 、 等电 位 , 接大地 这些都需要同轴安装 在圆柱体 上有一 个小孔 , 测量电极的导线 从这里引出来 装配时 , 要首先将圆柱体 做好 , 在圆柱体上切除一个环槽 , 并 在环槽中涂一层环氧树脂 再做一个套筒与件 小间 隙配合 , 并将套筒切割为 部分 , 形成件 , , , , 为避免测量时测头的测量电极与被测孔接触 , 电极 的外径要比件 , , , 小 一 林 安装时 , 先在套 筒 上安装电极 并引出导线 , 并在其两端涂上环 氧树脂 , 接着安装保护环 和 , 然后涂上环氧树脂形 成绝缘环 和 , 最后再固定件 和 至此 , 传感器 测头就基本制作完毕了 图 是实验中设计的 巾 的传感器测头及其配套的被测小孔 , 一绝缘环 , 一保护环 一绝缘体 一小孔 一测量电极 , 一测头的两端部 一空心回柱体 一测量电极的导线 圈 们 传盛器侧头结构 知 , 对电容测孔传感器的标定 , 关键是确定比例系 数 的值 本标定实验使用一系列标号为 , , , ⋯ , 的标 准环规来标定测孔传感器 这些环规的内径值由小到 大 这里以半径表示 , 分别记作 , , , ⋯ , 。 , 且相邻 环规孔径差为定值 例如每 个标准环规的孔径差为 林 基本标定步骤如下所述 将电容测孔传感器的测头固定在工作台上 , 放人 号标准环规 , 调整电容传感器的位置 , 观察仪器 线性最好的工作区间 , 最后把传感器调到最佳线性工 作区间的一个端点上 , 并记录此时的电压值 , 设为 叭 取下 号标准环规 , 放人 号标准环规 , 按照 同样的方法记录下输出电压值 凡 如此下去 , 直到得 到整个测量范围内标定点的全部数据 设最后记录下 的是第 ‘ 号标准环规 , 则一共得到 对实验 数据 标号为 , , ⋯ , 的标准环规内径值以及与它 们对应的测量电压输出值 矶 , , ⋯ , 将相应的标准环规之间的孔径差除以它们对 应的测量电压值 二 , , ⋯ , 之差 , 就得到了比 例系数 ‘ , , ⋯ , 的值 其中 。 玖 一 , 。 一 再对这一系列 ‘求平均值 , 就得到了最终 的较精确的比例系数 标定实验 实验中 , 对测头直径 中 二 的传感器进 行标定 , 一共用 个标准环规孔 , 相邻环规间内径之 差为 林 , 大小为 一 实验条件 如下 测量系统处于静止状态 , 室温为 士 ℃ , 相 对湿度不大于 , 近似在标准大气压下 最终求得的 “ 林耐 , 即该传感器比例系数为 卜耐 灵敏度为 二 林 测 , 实验结果及分析 实验结果如图 所示 日日、哪仗常勺 内口八 圈 仍 电容测孔传感器实物 传感器标定方法 一 · 一一 」」 一 刊刊卜 ’’ 一一 琳琳 ’ ‘‘ , 标定方法 传感器的标定就是通过实验建立其输人量与输出 量之间的关系 , 其基本方法是将已知的被测量 亦即 标准量 代替输人 , 得到输人和输出的关系 由公式 测 次数 圈 标准孔的实脸测一结果 实验中 , 用一个已经标定的 、测头直径为 的测孔传感器去测量 个标准小孔 , 其孔径分别 纳 米 技 术 与 精 密 工 程 第 卷 第 期 为 二 , 几 二 对每个小孔在 不同位 分别测量 次 ‘与 ‘是测量曲线 , 标准 偏差分别为 阿 和 阿 · 结 语 基于电容传感非接触式的测量原理 , 推导了电容 传感徽小孔径侧量系统的数学模型 , 提出了测孔传感 器的标定方法 , 研究了扔 左右的传感器测头的设 计与制作方法 该测孔系统操作简单 , 分辨率可达到 卿 , 配不同的转接头还可以测量多个方向的微 小孔内径 对 扔 左右的小孔进行了测量实验 , 重 复性测量标准偏差小于 叩 今考文献 杨世民 盲小孔与狭擂三维侧头的研究〔 天津 天津 大学精密仪器与光电子 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 , , 阮 , 伴 叫乒 加 西。 幽 叮 【 乃 例 , 一 罗 屁 侧 盲小孔和狭槽的光纤接触式侧头的研究 【 天津 天津大学精密仪器与光电子工程学院 , 〔 王爱玲 , 方亚民 电容传感器寄生电容干扰的产生原因及 消除方法【 华北科技学院学报离力 , 一刁 反场记 , , 址 , 即创 切口 · 廿别拍‘ 加 目 二 阮 ‘户一 伴 吻山旧 即户画。 〔 召召召 , “ 。比如 , 班湘娜川汕 , 几 ”洲阮酬蜘 ‘以 声从阴 , 叮 肠加耐 , 抖 , 卯 【 , 肠 日 , ‘一 份 加口 ,七 耐 均吧 面 州抑州 日 脚袖 【 招召召 乃移 。咭如几 肠叫四朋心 , 狡沙沁山 , 山以 姗山川 乖‘州砧 几峨朋枷盯 , , 一 卯 【 」 加 别苗 , 吐 司比 , 山 肠沙 山旧旧了 肠沙 碑曰 苗 , 目 ” , , 飞 流 山氏花 心叩即 切口 吧 加现目 【 招召召 乃移湘翻向 石“ 。“州姆川目公姚 以 翔几 目限林记川 , , 一 【幻 肠 , , 助 比 山忱 加 肠沙一。 “‘ 目 目 沈目幼叱 试 过比花 一 创 加口 切 记 【 」 如以 山 ” 角几 祝人肠丫乃加 目山 , 氏猫 , 肠 双幻 【 谢 楠 , 陈汉良 , 陈卫民 电容传感信号调理的新方法 〔 自动化仪表浏刃 , 一 〔 林玉池 , 毕玉玲 , 马风鸣 侧孔技术与仪器实践能力训练 教程【 〕北京 机械工业出版社沐力 ,曰﹄二﹄﹄