Исследование и разработка приборов контроля на основе бесконтактного линейного электроемкостного первичного измерительного преобразователя микроперемещений

• Автор: Чепуштанов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава первая. ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЯ И ОСНОВНЫХ
НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Краткий обзор существующих методов и средств измерения микроперемещений и выбор направления исследований
1.2. Краткий обзор бесконтактных трехэлектродных емкостных средств измерения микроперемещений заземленных поверхностей
и постановка задач исследований
Основные результаты и выводы
Глава вторая. РАЗРАБОТКА ЛИНЕЙНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
С КРАЕВОЙ ЕМКОСТЬЮ
2.1. Методика выравнивания статической характеристики преобразователя линейной зависимостью
2.2. Разработка линейного преобразователя
2.3. Расчет погрешности от линеаризации статической характеристики преобразователя
2.4. Влияние высоты потенциальных электродов и расстояния между ними на погрешность линеаризации преобразователя
2.5. Влияние ширины потенциальных электродов на погрешность линеаризации преобразователя
2.6. Влияние потенциальных электродов разной высоты на погрешность линеаризации преобразователя
2.7. Влияние смещения потенциального электрода по высоте на погрешность линеаризации преобразователя
2.8. Влияние скругления краев электродов на погрешность

линеаризации преобразователя
2.9. Влияние высоты П-образного экрана на погрешность линеаризации преобразователя
2.10. Влияние зазоров между потенциальными электродами
и экранами на емкость преобразователя
Основные результаты и выводы
Глава третья. РАСЧЕТ И МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
КРАТКИЙ ОБЗОР РАЗРАБОТАННЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ
3.1. Расчет и методика проектирования преобразователя с краевой емкостью
3.1.1. Расчет конструктивно-технологических параметров преобразователя
3.1.2. Методика расчета
3.2. Экспериментальные исследования
3.3. Краткий обзор разработанных средств измерения
Основные результаты и выводы
Основные результаты работы
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
В современном производстве наличие и качество средств контроля в значительной мере определяет производительность труда, качество и надежность выпускаемой продукции, поэтому их количество возрастает. Как отмечено на европейской конференции «Евросенсор - IV», только в странах Западной Европы было выпущено около 3000 типов датчиков на сумму 8 млрд. германских марок в год.
Значительную часть производственных задач контроля составляет контроль линейно-угловых величин [1].
Так как в приборах контроля микроперемещений преобразование информации обычно производится в одном направлении, то их обобщенную структурную схему можно представить в виде последовательно включенных первичного измерительного преобразователя и измерительного устройства. Поэтому разработка приборов контроля линейно-угловых перемещений и, в частности, микроперемещений, включает в качестве первого звена получение первичной измерительной информации о параметрах технологического процесса.
Приходится констатировать, что из всей цепочки получения, обработки и использования информации до сих пор наиболее слабым остается именно это первое звено. Первичные измерительные преобразователи, в отличие от остальной части средств измерений, работают при повышенной вибрации, в агрессивных условиях, при больших колебаниях температуры и влажности. Поэтому около 80% отказов средств измерений происходит из-за выхода первичных измерительных преобразователей из класса точности [50]. На фоне бурного развития средств обработки и использования информации (вычислительной техники, кибернетики, робототехники и т.п.) отставание в разработке первичных измерительных преобразователей особенно заметно. Конечно, успехи в создании вычислительных устройств, в особенности широкое внедрение микропроцессорных комплексов, в определенной мере могут способствовать
конкретная величина которой будет найдена при проектировании преобразователя.
Физически повышение линейности выходной характеристики преобразователя с дополнительными электродами объясняется следующим образом. При большом расстоянии й объекта перемещения от основного преобразователя (рис. 2.3, а) приращение перемещения Ас/ вызывает малое приращение емкости АС, т.е. указанный преобразователь имеет в этом случае низкую абсолютную чувствительность. По мере приближения объекта перемещения к преобразователю чувствительность преобразователя возрастает и при Ас/ -> 0 имеет наибольшее значение, т.е. абсолютная чувствительность при этом имеет возрастающий характер и, следовательно, выходная характеристика имеет нелинейную величину. Введение двух дополнительных электродов 3 и 4 с длинами, равными длине низкопотенциального 2 электрода (рис. 2.4), создает дополнительное положительное приращение емкости С, которое при малом расстоянии с/ существенно компенсирует уменьшение чувствительности преобразователя. В результате абсолютная чувствительность преобразователя с дополнительными электродами сохраняет постоянное значение, а его выходная характеристика весьма близка к линейной.
2.3. Расчет погрешности от линеаризации статической характеристики преобразователя
В разделе 2.2 найдена величина предельной погрешности от нелинейности для преобразователя с дополнительными электродами.
Для определения фактической погрешности от замены реальной статической характеристики на линейную воспользуемся методикой, изложенной в разделе 2.1.