[发明专利]金属微距测量传感器、测量系统及测量方法在审
申请号: | 201711303124.7 | 申请日: | 2017-12-11 |
公开(公告)号: | CN108020153A | 公开(公告)日: | 2018-05-11 |
发明(设计)人: | 吴然 | 申请(专利权)人: | 无锡超强伟业科技有限公司 |
主分类号: | G01B7/02 | 分类号: | G01B7/02 |
代理公司: | 无锡市朗高知识产权代理有限公司 32262 | 代理人: | 赵华 |
地址: | 214135 江苏省无锡市*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 金属 测量 传感器 系统 测量方法 | ||
1.金属微距测量传感器,其特征在于:包括谐振电路、开关放大电路、运放电路,所述开关放大电路输入端与谐振电路连接、输出端接开关放大电路;谐振电路采用电感L1、电阻R2和被检测的电容C1构成的RLC谐振电路;开关放大电路中采用NPN沟道的三极管Q1,三极管Q1的集电极接RLC谐振电路中电感L1和电阻R2的连接公共端、基极接上拉电阻R1,被测电容C1的变化引起集电极电势的变化,控制三极管Q1的开关;运放电路采用反向运放电路,三极管Q1的集电极端经过电容C3后接运放电路的运放器U1的反向输入端,对检测信号进行放大。
2.根据权利要求1所述的金属微距测量传感器,其特征在于:谐振电路中,电容C1负极接地、正极接电感L1,电感L1的另一端接电阻R2,电阻R2的另一端引电源;电容C1的极板为金属极板。
3.根据权利要求1所述的金属微距测量传感器,其特征在于:开关放大电路中,三极管Q1的基极还接由电阻R5、电容C7并联构成的RC滤波电路,三极管Q1的发射极接下拉电阻R7,发射极与集电极之间接电容C6,电容C8并联在电阻R7两端也构成了RC滤波电路。
4.根据权利要求1所述的金属微距测量传感器,其特征在于:运放电路中,运放器的正向输入端IN+接电容C3、输出端与反向输入端IN-接电阻R6,电阻R6与反向输入端IN-公共端接下拉电阻R8,电阻R6与运放器U1公共端接电容C4,电容C4的另一端接电阻R3,R3的另一端接下拉电阻R4以及电容C5。
5.一种采用上述传感器的测量系统,其特征在于:包括上述的传感器,还包括FPGA和主控设备,FPGA输入端接传感器,对传感器测量的电容C1变化值进行计算,计算后输出给主控设备。
6.一种测量方法,其特征在于:在FPGA每个时钟周期内,传感器测量到M个信号值点,M个信号值点为pi(xi,yi),其中i=1,2,…,m;在X个时钟周期数,用于计算电容基板间距L;采用最小二乘法度M个信号构成的曲线进行曲线拟合,选取M个信号的曲线y=f(x)的近似曲线y= φ(x),近似曲线在点pi处的偏差δi= φ(xi)-y,i=1,2,...,m; S1. 设拟合多项式为:
S2.各点到这条曲线的距离之和,即偏差平方和如下:
S3. 为了求得符合条件的a值,对等式右边求ai偏导数,因而我们得到了:
.......
S4. 将等式左边进行一下化简,然后应该可以得到下面的等式:
.......
S5. 把这些等式表示成矩阵的形式,就可以得到下面的矩阵:
S6. 将这个范德蒙得矩阵化简后可得到:
S7. 也就是说X*A=Y,那么A = (X'*X)-1*X'*Y,便得到了系数矩阵A,同时,我们也就得到了拟合曲线。
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