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1、高精度电容式传感器测量微位移非线性校正方法研究,答 辩 人:王 言 伟指导教师:黄 向 东日 期:2008年7月3日,目 录,课题任务非线性校正方法研究 生成正弦信号的方法研究 实验结果 结论,课题任务,电容传感器测量精度的提高,对超精密加工和测量有着不可估量的价值。本文主要研究在调幅式电容位移传感器精密测量系统中，涉及的非线性校正技术以及高精度载波信号发生技术，目的是希望能够更进一步提高电容位移传感器精密测量系统的测量精度。,课题任务,一实现电容传感器非线性校正二生成高精度高稳定性的正弦波,目 录,课题任务非线性校正方法研究 生成正弦信号的方法研究 实验结果 结论,非线性校正方法研究,平板式
2、电容传感器,非线性来源,非线性校正方法研究,电容传感器标定实验装置,数据采集实验,柔性铰链微动工作台图,非线性校正方法研究,实验数据记录,表1 电容传感器输出数据,表2 验证数据,非线性校正方法研究,非线性校正效果评价,线性度体现了校正后电容传感器的输入输出曲线的线性程度，线性度是用实测的检测系统输入-输出特性曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比表示的：校正后电容传感器的输入输出曲线的线性度越小，校正效果越好。,非线性校正方法研究,最小二乘法 一次多项式拟合 二次多项式拟合 三次多项式拟合分段线性插值法,非线性校正方法研究,最小二乘法非线性校正,一次多项式拟合曲线,非线性校正方法研究
3、,最小二乘法非线性校正,校正后的曲线的曲线线性度为3.6%,一次多项式拟合非线性实验曲线,非线性校正方法研究,最小二乘法非线性校正,二次多项式拟合曲线,非线性校正方法研究,最小二乘法非线性校正,校正后的曲线的线性度为0.22%,二次多项式拟合非线性实验曲线,非线性校正方法研究,最小二乘法非线性校正,三次多项式拟合曲线,非线性校正方法研究,最小二乘法非线性校正,校正后的曲线的线性度为0.61%,三次多项式拟合非线性实验曲线,非线性校正方法研究,分段线性插值法非线性校正曲线,分段线性插值法非线性校正,非线性校正方法研究,分段线性插值法非线性实验曲线,分段线性插值法非线性校正,校正后的曲线的线性度为
4、0.18%,非线性校正方法研究,非线性校正方法研究,程序设计,目 录,课题任务非线性校正方法研究 生成正弦信号的方法研究 实验结果 结论,生成正弦信号的方法研究,AC桥路法电容位移传感器测量电路原理图,生成正弦信号的方法研究,基于FPGA直接数字合成式正弦波发生器原理图,生成正弦信号的方法研究,参数选择,表3 波形失真度与离散点数及字长关系,综合考虑后各项指标后，本文取离散点数为500、字长为12,生成正弦信号的方法研究,基于FPGA直接数字合成式正弦波发生器程序原理图,软件设计,生成正弦信号的方法研究,基于FPGA直接数字合成式正弦波发生器原理图,生成正弦信号的方法研究,低通滤波电路,硬件设
5、计,调幅电路,目 录,课题任务非线性校正方法研究 生成正弦信号的方法研究 实验结果 结论,实验结果,基于FPGA的非线性校正,仿真非线性校正输出,实验结果,DDS信号发生器,仿真生成正弦波,实验结果,DDS信号发生器,实验生成正弦波,结 论,本文研究对传感器的非线性校正技术和高精度载波信号发生技术进行了研究，通过这两个环节的完善，改进调幅式电容传感器精密测量系统的性能。一、设计非线性校正的数据采集实验，针对课题采用的电容传感器的性能，以分段线性插值法作为校正方法，设计了基于FPGA的非线性校正方法程序。二、设计了基于FPGA的低功耗、高稳定性的正弦信号发生电路，为电容位移传感器提供提供频率和幅值稳定性高的正弦信号激励信号。通过理论计算，曲线的非线性误差为0.18%，效果较好。,欢迎各位老师指正！谢 谢！,
