【摘 要】
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对比其他主流角位移传感器,电涡流式角位移传感器有着其独特的优势和应用领域。电涡流式角位移传感器不但性价比高,而且可靠性高,尤其适合应用于恶劣的工作环境。但随着终端
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对比其他主流角位移传感器,电涡流式角位移传感器有着其独特的优势和应用领域。电涡流式角位移传感器不但性价比高,而且可靠性高,尤其适合应用于恶劣的工作环境。但随着终端性能的不断提高,传统电涡流式角位移传感器的精度和量程已渐渐不能满足应用的要求。硬件优化和软件补偿是提升传感器性能的主要途径。一方面,基于非线性补偿的二次仪表技术,已经广泛的应用在传感器领域;而另一方面,针对电涡流式角位移传感器性能提升方面的研究,却还始终停滞在硬件优化的阶段。本课题基于非线性补偿的二次仪表技术,针对电涡流式角位移传感器来进行优化设计与分析。第一步是分析传统传感器的结构与特性,并选择了兼具数字信号处理和标准逻辑判断功能的数字信号控制器芯片dsPIC33F作为嵌入式系统的主控芯片;再围绕此芯片进行了硬件系统设计及电气结构设计,并针对实测中的干扰和噪声,为传感器加入了有源滤波和屏蔽板组件,从而进一步优化了系统;接下来研究了最小二乘曲线拟合非线性补偿方法,并在进一步分析传统传感器输出特性曲线的基础上,开发了嵌入式系统的校准及工作程序,其中包含了非线性补偿算法、信号采样、及与上位机通信的程序;最后,为了验证传感器的性能指标,基于新传感器性能要求开发了校准测试硬件平台,并基于LabVIEW平台开发了校准测试系统软件,并且为保证测试精度对测试平台进行了组件安装的调校及精度确认。实验中对样品进行了校准测量,并针对各项性能指标(基本误差、线性度误差、重复性误差、迟滞误差及温度特性)对传感器进行了验证,以确认新设计传感器比传统电涡流角位移传感器性能更优。
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