智能电容测微仪系统关键技术的研究

超精密电容测微仪是一种非接触式精确测量微小相对位移、微振动和微小尺寸的仪器,具有温度稳定性好、测量范围大、测量精度高、动态响应好、结构简单等一系列优点,在航空、航天、工业生产加工、超精密测量等领域中具有广泛应用。 随着科学技术和工业的飞速发展,对精密测量仪器的分辨力、精度和稳定性要求也越来越高。JDC系列电容测微技术作为非接触式测量的手段,由于采用的是早期的电路器件,这些器件在可靠性和精度指标等方面都比较落后,模拟电路复杂,调试困难,在仪器的智能化、小型化方面还存在较大的差距,功能不够完善,本课题针对这些问题进行了一系列研究工作。 本文对电容测微仪工作原理及其关键技术做了系统地、详尽地分析论述,提出了一种基于单片机的小型化智能化电容测微仪设计的新方案。文中提出电容传感器测头设计中的相关技术;对主放大电路的电路参数进行优化设计,进行了精密整流滤波电路的改进设计和器件优化;采用数字合成技术的方法设计了精密稳幅振荡器,提高了精密稳幅振荡器的精度。采用单片机C8051F060对测量系统进行单片机软硬件控制设计,实现数据的采集和滤波、键盘参数设置、数据实时的显示、存储和打印,以及与计算机进行串口通信。最后对引起仪器的误差和测量精度的因素进行理论分析和探讨,并对部分系统实验给出分析和结论。