基于感应耦合比率臂的高精度位移测量系统

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