用于计算电容主电极精确定位安装的电容式测微距传感器设计

摘要

电容式位移传感器具有体积小、结构简单、非接触式测量、动态响应快、无迟滞变形、分辨率高、对高温等恶劣环境适应能力强、价格便宜等优势，目前广泛应用于纳米级精密制造与测量等超精密位移测量领域。
　　本课题的目的在于通过“电容式位移传感器精确定位”的技术与方法，设计一款电容式测微距传感器装置，用以解决新一代立式可移动屏蔽型计算电容中四根主电极的安装和调整工作，使其对整个计算电容系统的不确定度影响降到10-9数量级。本文所研究的主要内容包括：
　　第一章对超精密位移测量技术及电容式位移测量技术进行了概述，并对计算电容的研究背景及立式计算电容的发展做了相关介绍。
　　第二章概括介绍了计算电容的主体机械结构以及参数，以及其核心部件——4根圆柱型主电极的安装和初始定位调整方法。
　　第三章探讨了4根主电极精确定位安装的方法——电容式测微距传感器精确定位，讲述了其工作基本原理，并依据计算电容主体机械结构以及主电极分布而设计了两款用于检测主电极之间平行度及间距的电容式位移传感器，用以精确定位主电极。
　　第四章运用交流阻抗精密测量的基本原理，搭建了“精密阻抗测量系统”，用于电容式测微距传感器的电容值精密测量。
　　第五章通过对数次测量实验的数据检测、记录及分析，并通过调整最终使此款电容式测微距传感器成功应用于立式计算电容中4根主电极的精确定位安装，并从中总结出了一系列解决此类问题的方法。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

引言

第一章 绪论

1.1超精密位移测量技术的研究背景

1.2电容式位移传感器的研究背景

1.3计算电容的研究背景

1.4立式可移动屏蔽型计算电容简介

1.5课题研究的目的和意义

1.6论文的主要研究内容和方法

第二章 计算电容主电极的安装和初始定位调整

2.1 计算电容主体机械结构介绍

2.2 计算电容主电极的安装

2. 3 主电极的初始定位调整

第三章 用于主电极精确定位的电容传感器设计方案

3.1 电容式位移传感器位移测量原理

3.2 电容式位移传感器误差分析

3.3测主电极平行度电容传感器设计方案

3.4测主电极间距电容传感器设计方案

第四章 用于电容值精确测量的精密阻抗测量系统

4.1交流阻抗精密测量的基本原理

4.2 精密阻抗测量系统的硬件设计

4.3 精密阻抗测量系统的软件设计

第五章 计算电容主电极的精确定位安装实验

5.1 实验平台的搭建

5.2 初始测量数据结果、分析及调整方案

5.3 最终测量数据结果及分析

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

声明