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差动电感式位移传感器线性拟合方法及稳定性研究
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作者 王超 孙彬 +1 位作者 曹意 赵小倩 《工具技术》 北大核心 2025年第4期148-156,共9页
差动电感式位移传感器(LVDT)是一种常见的接触式传感器,用于实现物体几何量的精密检测。线性度是该种传感器至关重要的一个性能指标,理论上传感器的输入输出呈线性关系,但实际上传感器的输入输出特性都是非线性的。针对传感器的非线性问... 差动电感式位移传感器(LVDT)是一种常见的接触式传感器,用于实现物体几何量的精密检测。线性度是该种传感器至关重要的一个性能指标,理论上传感器的输入输出呈线性关系,但实际上传感器的输入输出特性都是非线性的。针对传感器的非线性问题,提出一种新的校正方法——多项式拟合联合神经网络优化,以提高传感器输出的线性度。通过实验数据和数学模型验证该方法的有效性,并对其稳定性进行探讨。研究结果显示,通过多项式拟合联合神经网络优化后,传感器的线性度由原来的1.4%显著改善至0.5%。为解决稳定性问题,引入卡尔曼滤波算法,成功将稳定性控制在≤2μm/8 h。这些结果表明,所提出的方法不仅在提升传感器性能方面表现出色,而且具备广泛的应用潜力和实用价值。 展开更多
关键词 差动电感式位移传感器 多项式拟合 神经网络 稳定性 测量精度 卡尔曼滤波算法
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单相激励电容式时栅角位移传感器研究 被引量:2
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作者 高忠华 胡帅 +2 位作者 汪强 付敏 冯济琴 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期130-137,共8页
针对现有多相激励时栅角位移传感器在小体积时无法设置更多极对数进一步提升稳定性,导致精度和动态性能指标无法得到提升等问题,提出一种单相激励电容式时栅角位移测量方法。该方法采用单相激励耦合成四路空间正交的驻波信号,通过电路... 针对现有多相激励时栅角位移传感器在小体积时无法设置更多极对数进一步提升稳定性,导致精度和动态性能指标无法得到提升等问题,提出一种单相激励电容式时栅角位移测量方法。该方法采用单相激励耦合成四路空间正交的驻波信号,通过电路实现行波构造,从而实现角位移测量。文中介绍了多相激励时栅传感器存在的问题、单相激励时栅的测量原理,完成了传感器样机的研制,并通过实验验证该原理的有效性。实验结果表明,相同尺寸和相同电极数量情况下,单相激励传感器的精度和动态性能指标优于多相激励传感器,单相激励传感器精度为±20″,稳定性为10″,400 rpm转速下速度波动为±1.25%,跟随误差为±2.5″,满足直驱电机的使用要求。 展开更多
关键词 电容式时栅 单相激励 多相激励 位移传感器 行波构造
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一种双L型梁电容式六维力传感器设计 被引量:1
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作者 蒲明辉 杨玉坤 薛斌 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第8期12-18,共7页
为设计一款高性能电容式六维力传感器,结合T型梁和十字型双直梁的优点,构建了一种双L型结构弹性梁,传感器转换元件采用差动结构平行极板电容器以降低传感器的测量误差,以转换矩阵的条件数为目标函数,应用粒子群算法与有限元仿真相结合... 为设计一款高性能电容式六维力传感器,结合T型梁和十字型双直梁的优点,构建了一种双L型结构弹性梁,传感器转换元件采用差动结构平行极板电容器以降低传感器的测量误差,以转换矩阵的条件数为目标函数,应用粒子群算法与有限元仿真相结合的方法对该传感器的结构参数进行优化设计,得到最优结构参数后进行仿真,结果显示该构型的电容式六维力传感器仿真精度为0.4258%。最后对该传感器进行加工与标定实验,结果显示该传感器的实验精度达到0.6376%。 展开更多
关键词 电容式六维力传感器 弹性梁结构 差动结构电容 粒子群算法 优化设计
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差动电容小位移传感器检测电路设计 被引量:15
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作者 张玲 鲍丙豪 +1 位作者 龚勇镇 赵洪利 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第3期95-97,共3页
介绍了一种用于差动电容式小位移传感器的信号检测电路。该电路由相敏检波电路、移相电路以及低通滤波器三部分组成,采用相敏检波原理,能很好地实现0.15 mm以内的位移测量,并能够很好地判断出位移的方向。该电路结构简单、便于调试、使... 介绍了一种用于差动电容式小位移传感器的信号检测电路。该电路由相敏检波电路、移相电路以及低通滤波器三部分组成,采用相敏检波原理,能很好地实现0.15 mm以内的位移测量,并能够很好地判断出位移的方向。该电路结构简单、便于调试、使用方便、成本低。采用该检测电路对差动电容小位移转换电桥的输出信号进行处理,实验结果表明:此方法具有较好的稳定性和抗干扰性,线性度达0.492%,灵敏度达0.6291 V/mm。 展开更多
关键词 位移 电容式传感器 检测电路 相敏检波 移相器
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高精度电容式角位移传感器测量方法 被引量:23
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作者 张宇鹏 徐钰蕾 王昱棠 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期147-150,共4页
为了实现对机载光电侦查平台内方位、内俯仰框架的旋转角度进行高精度的测量,建立了基于偏心原理的利用高精度电容式角位移传感器进行角位移测量的测量方法。利用检测面旋转中心与框架旋转中心的不重合所产生的一定偏心,在框架进行旋转... 为了实现对机载光电侦查平台内方位、内俯仰框架的旋转角度进行高精度的测量,建立了基于偏心原理的利用高精度电容式角位移传感器进行角位移测量的测量方法。利用检测面旋转中心与框架旋转中心的不重合所产生的一定偏心,在框架进行旋转时,检测面与电容式角位移传感器的安装面之间的距离会产生一定规律的变化。并依据此原理设计了一套实验装置。实验结果表明,框架的旋转角度在范围内时,电容式角度传感器测量的角度值与距离具有良好的的线性度。电容式角度传感器的测量精度优于15"。完全满足对机载光电侦查平台内方位和内俯仰框架进行高精度角位移测量的需要。 展开更多
关键词 电容式位移传感器 测量 机载光电平台
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电容式角位移传感器电场有限元仿真研究 被引量:11
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作者 徐英 张涛 +1 位作者 李敏雪 杨波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期512-515,共4页
对电容式角位移传感器二维及三维的电场进行了有限元法分析 ,同时对不同结构参数的敏感元件进行仿真研究 。
关键词 位移传感器 电容式 有限元仿真 敏感元件 仿真研究 三维 样机 结构参数
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金属管浮子流量计中电容式角位移传感器的研究 被引量:8
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作者 徐英 张涛 姜印平 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2002年第3期40-46,共7页
本文针对新型金属管浮子流量计中电容式角位移传感器的研究 ,详细阐明电容式角位移传感器的设计方法及原理 ,并配合一种抗寄生干扰的微小电容测量电路 ,最终实现对浮子流量计中电容式角位移传感器转动角度的精确测量。在 3 0°测量... 本文针对新型金属管浮子流量计中电容式角位移传感器的研究 ,详细阐明电容式角位移传感器的设计方法及原理 ,并配合一种抗寄生干扰的微小电容测量电路 ,最终实现对浮子流量计中电容式角位移传感器转动角度的精确测量。在 3 0°测量范围内 ,可实现精度 0 0 5°。 展开更多
关键词 金属管浮子流量计 电容式位移传感器 抗寄生干扰 误差
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一种可同时测量位移和角度的电容式传感器设计 被引量:7
8
作者 叶湘滨 刘正春 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2004年第3期34-37,共4页
提出了一种可同时测量位移和角度的变面积式差动电容传感器的设计方案。位移测量范围为-50~50mm,准确度可达0.2mm,角度测量范围为0~180°,准确度可达0.5°。通过在结构上采用介质差动法,该传感器克服了边缘效应的影响,具有测... 提出了一种可同时测量位移和角度的变面积式差动电容传感器的设计方案。位移测量范围为-50~50mm,准确度可达0.2mm,角度测量范围为0~180°,准确度可达0.5°。通过在结构上采用介质差动法,该传感器克服了边缘效应的影响,具有测量范围宽、线性度良好、受温度影响小等优点。 展开更多
关键词 电容式传感器 位移 角度 介质差动 脉宽调制电路
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用于电容式传感器的差动线性电路 被引量:7
9
作者 王莉田 张玉艳 王玉田 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第4期40-42,共3页
提出了一种差动电容式传感器的前置电路 ,基于电容 /电压转换的原理 ,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系 ,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。实验表明 ,被测电容分辨力为 8fF ,灵敏度可... 提出了一种差动电容式传感器的前置电路 ,基于电容 /电压转换的原理 ,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系 ,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。实验表明 ,被测电容分辨力为 8fF ,灵敏度可达 3.82× 10 11V/F。 展开更多
关键词 电容式传感器 差动线性电路 电容/电压转换
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电容式微位移传感器设计及其应用研究 被引量:14
10
作者 孙立宁 晏祖根 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第10期13-15,共3页
介绍了基于误差补偿的机器人系统原理,采用等电位环和驱动屏蔽电缆技术,设计了电容式微位移传感器及其信号调理电路。该电路包括改进型的电容运算放大器检测电路、精密全波整流电路和滤波电路等。试验结果表明:该电容式传感器的分辨力优... 介绍了基于误差补偿的机器人系统原理,采用等电位环和驱动屏蔽电缆技术,设计了电容式微位移传感器及其信号调理电路。该电路包括改进型的电容运算放大器检测电路、精密全波整流电路和滤波电路等。试验结果表明:该电容式传感器的分辨力优于0.1μm,全量程非线性度小于0.2%;利用该电容式传感器测试偏摆误差,并进行偏摆误差补偿,机器人的性能得到提高。 展开更多
关键词 电容式传感器 信号调理电路 位移测量 机器人
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电容式角位移传感器有限元仿真及拓扑优化研究 被引量:3
11
作者 王焕功 王立平 康宁民 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第8期114-116,共3页
以一种高精度电容式角位移传感器的敏感元件为模型,通过有限元法分析电容式角位移传感器敏感元件在机械角度、厚度和弹性模量变化下的应变。通过分析应变结果获得传感器的测量范围,通过改变敏感元件的厚度可以扩大或缩小其测量范围。最... 以一种高精度电容式角位移传感器的敏感元件为模型,通过有限元法分析电容式角位移传感器敏感元件在机械角度、厚度和弹性模量变化下的应变。通过分析应变结果获得传感器的测量范围,通过改变敏感元件的厚度可以扩大或缩小其测量范围。最后采用拓扑优化方法对敏感元件的机械结构进行了最优化设计,得到其拓扑最优化结构,可以对传感器敏感元件的结构设计提供参考。 展开更多
关键词 有限元 电容式 位移传感器 拓扑优化
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差动平行极板变极距电容式传感器的误差校正方法 被引量:3
12
作者 蒲明辉 罗祺 +3 位作者 张金皓 艾振军 苏飞 黄伟 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第3期33-39,共7页
差动式平行极板变极距电容式传感器应用广泛,但由于其存在差动电容器极板初始极距不同的问题,导致差动电容值非线性误差增大,影响了其测量精度。首先,基于差动式平行极板变极距电容器的工作原理,分析了误差产生机理;采用最小二乘法建立... 差动式平行极板变极距电容式传感器应用广泛,但由于其存在差动电容器极板初始极距不同的问题,导致差动电容值非线性误差增大,影响了其测量精度。首先,基于差动式平行极板变极距电容器的工作原理,分析了误差产生机理;采用最小二乘法建立了误差分析模型,引入差动加权系数构建误差校正表达式,然后,利用线性拟合和残差平方和分析法求解差动加权系数的数值,进而对电容测量数据进行误差校正。仿真分析证明了误差校正方法的准确性和可行性。实验结果表明:使用该误差校正方法的非线性误差为2.79%,与直接差动法的非线性误差9.80%相比,非线性误差降低了71.53%,验证了该误差校正方法的有效性。 展开更多
关键词 差动电容 非线性误差 误差校正 最小二乘法 电容式传感器
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智能化差动电容角位移传感器的研究 被引量:1
13
作者 张涛 钟秀贤 +1 位作者 李敏雪 徐英 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2003年第9期3-4,7,共3页
介绍了一种智能化差动电容角位移传感器,它利用PIC16F877单片机实现对差动电容角位移传感器敏感元件的输出进行智能化处理。优点是减少电气干扰和温度漂移,消除电路网络参数的不对称影响,提高传感器的稳定性和可靠性。
关键词 智能化差动电容位移传感器 PICl6F877 单片机 敏感元件 电气干扰 温度漂移 稳定性 可靠性
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表面测量的差动电容传感器研究 被引量:6
14
作者 刘建锋 袁赣南 甘兴利 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期1650-1652,1655,共4页
根据差动电容传感器测量微位移的原理和变压器电桥所具有的其变比为实数且稳定性高、变比精度高、灵敏度高及工作频率范围比较宽的特点,本文提出将差动电容传感器与变压器电桥相结合来测量转子表面的方案并给出各参数之问的关系;分析了... 根据差动电容传感器测量微位移的原理和变压器电桥所具有的其变比为实数且稳定性高、变比精度高、灵敏度高及工作频率范围比较宽的特点,本文提出将差动电容传感器与变压器电桥相结合来测量转子表面的方案并给出各参数之问的关系;分析了影响传感器测量精度的因素。 展开更多
关键词 表面测量 差动电容式位移传感器 二维旋转台
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高精度电容式位移传感器校准方法的研究 被引量:15
15
作者 郑志月 施玉书 +4 位作者 高思田 李东升 李伟 李适 李庆贤 《计量学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期14-18,共5页
介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置,利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移,同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感... 介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置,利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移,同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感器测量单轴精密位移台的微小位移。该装置可实现电容式位移传感器线性度、测量重复性以及测量分辨率的校准。实验验证了此校准方法的准确性和实用性,对影响校准的主要因素进行了分析,其综合不确定度为2.2nm。 展开更多
关键词 计量学 纳米计量 电容式位移传感器 单轴精密位移 激光干涉仪
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基于改进型精密整流电路的电容式微位移传感器设计 被引量:8
16
作者 郑银涛 郝育闻 金明录 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1555-1559,共5页
介绍了一种改进型精密整流电路,该电路基于一个模拟多路复用器,无需二极管和匹配电阻,克服了传统整流电路中的非线性问题。同时基于该精密整流电路设计了一种电容式微位移传感器。测试结果表明,在0~1.6mm的量程内,该电容式微位移传感... 介绍了一种改进型精密整流电路,该电路基于一个模拟多路复用器,无需二极管和匹配电阻,克服了传统整流电路中的非线性问题。同时基于该精密整流电路设计了一种电容式微位移传感器。测试结果表明,在0~1.6mm的量程内,该电容式微位移传感器的非线性误差小于0.6‰,灵敏度约为4.3V/mm。 展开更多
关键词 电容式 位移传感器 精密整流 非线性
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电容式位移传感器转换电路的设计 被引量:7
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作者 张斌斌 丛培田 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2002年第11期30-31,共2页
介绍一种用于动平衡分析仪差动电容式位移传感器信号转移电路。利用差动测量技术 ,将由振动引起的微小电容变化量转化成交流电压信号。电路由差动放大电路、正弦信号发生器、模拟乘法器和二阶低通滤波器组成 ,该电路线路简单、集成度高... 介绍一种用于动平衡分析仪差动电容式位移传感器信号转移电路。利用差动测量技术 ,将由振动引起的微小电容变化量转化成交流电压信号。电路由差动放大电路、正弦信号发生器、模拟乘法器和二阶低通滤波器组成 ,该电路线路简单、集成度高、便于调试。通过电压转换电路可以将 - 10~ + 10V的输出电压转变成为 0~ 5V的电压 ,便于带有A/D转化电路的单片机系统直接进行A/D转换 ,简化了电路设计。 展开更多
关键词 电容式位移传感器 转换电路 设计 动平衡 电路 差动测量
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基于AGA-LSSVM的电容式位移传感器温度补偿 被引量:4
18
作者 辜申 卢文科 +1 位作者 冯阳 左锋 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第5期798-804,共7页
利用自适应遗传算法(adaptive genetic algorithm,AGA)良好的全局寻优能力来优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)的正则化参数γ和核函数参数σ2,构建电容式位移传感器的AGA-LSSVM温度补偿模型,并对其... 利用自适应遗传算法(adaptive genetic algorithm,AGA)良好的全局寻优能力来优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)的正则化参数γ和核函数参数σ2,构建电容式位移传感器的AGA-LSSVM温度补偿模型,并对其输出位移进行预测,从而实现温度补偿。经计算分析可知,利用AGA-LSSVM算法模型对电容式位移传感器进行温度补偿后,其灵敏度温度系数αs由6.83×10-3℃-1变为2.98×10-4℃-1,相对误差δt由25.58%减小到0.45%。同时将AGA-LSSVM算法模型与LSSVM、遗传算法优化最小二乘支持向量机(GA-LSSVM)以及自适应遗传算法优化支持向量机(AGA-SVM)算法模型的预测结果进行比较,结果表明,利用AGA-LSSVM算法模型对电容式位移传感器进行温度补偿显示出较大的优越性。 展开更多
关键词 电容式位移传感器 温度补偿 灵敏度温度系数 自适应遗传算法 最小二乘支持向量机算法
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单排差动结构的新型纳米时栅位移传感器 被引量:22
19
作者 彭凯 于治成 +2 位作者 刘小康 郑方燕 蒲红吉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期734-740,共7页
在双排结构纳米时栅位移传感器的研究基础上,提出了一种单排差动结构的新型纳米时栅位移传感器。通过直接构造一个匀速运动的交变电场来产生行波信号,解决了双排结构所具有的串扰问题和安装问题;采用差动感应极片来拾取信号,可有效地消... 在双排结构纳米时栅位移传感器的研究基础上,提出了一种单排差动结构的新型纳米时栅位移传感器。通过直接构造一个匀速运动的交变电场来产生行波信号,解决了双排结构所具有的串扰问题和安装问题;采用差动感应极片来拾取信号,可有效地消除共模干扰。用微纳加工工艺制作了一种多层薄膜的单排差动结构的纳米时栅传感器样机并进行了性能测试,最终在200 mm的量程范围内取得了±150 nm的测量精度。对比双排结构的纳米时栅传感器,这种新型的纳米时栅传感器测量精度、信号稳定性及抗干扰能力得到明显的提高,并且在尺寸减小的同时拓展了有效量程,因此在产品化的过程中更具有应用前景。 展开更多
关键词 纳米时栅 电容式位移传感器 单排结构 差动感应极片
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差动变压器式位移传感器参数化仿真技术研究 被引量:25
20
作者 孔宪光 刘萍 +1 位作者 殷磊 李海燕 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2562-2567,共6页
在建立合理的差动变压器式位移传感器(LVDT)电磁仿真模型的基础上,提出了一种基于脚本模板的电磁仿真参数化建模方法:首先将仿真建模过程录制成脚本,然后在脚本中添加标记形成脚本模板,最后将脚本模板中的标识动态修改为参数数值,实现... 在建立合理的差动变压器式位移传感器(LVDT)电磁仿真模型的基础上,提出了一种基于脚本模板的电磁仿真参数化建模方法:首先将仿真建模过程录制成脚本,然后在脚本中添加标记形成脚本模板,最后将脚本模板中的标识动态修改为参数数值,实现了仿真模型的参数化建模;开发了LVDT参数化仿真系统并在工程中得到应用,显著提高了设计效率。 展开更多
关键词 差动变压器式位移传感器 电磁仿真 参数化建模 MAXWELL
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