[發明專利]一種多自由度差分電容位移傳感器標定裝置

有效

• 申請號: 201510085166.2
• 申請日: 2015-02-14
• 公開（公告）號: CN104654997B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 胡明;鐘敏;田蔚;涂海波
• 申請（專利權）人: 中國科學院測量與地球物理研究所
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 宋業斌

1.一種多自由度差分電容位移傳感器標定裝置，其特征在于，包括差分電容位移傳感模塊、激光干涉測距模塊、溫度控制模塊(13)和數據處理模塊(12)；

所述差分電容位移傳感模塊包括機械敏感探頭和差分電容傳感電路(11)；所述機械敏感探頭包括動極板(1)、多自由度微位移臺(2)、定極板(3)和絕緣基座(4)；所述動極板(1)通過所述絕緣基座(4)固定在所述多自由度微位移臺(2)上，所述動極板(1)跟隨所述多自由度微位移臺(2)進行多自由度的平動；所述動極板(1)與所述定極板(3)相互配合并構成多對差分電容；所述差分電容傳感電路(11)與所述動極板(1)和所述定極板(3)連接，用于將動極板與定極板形成的差分電容轉換為第一電壓信號；

所述激光干涉測距模塊包括：激光器(10)、屏蔽框架(6)和N個分布在平動自由度方向的干涉條紋單元；N為自由度的個數，N為大于等于1且小于等于3；每一個干涉條紋單元包括隔離透鏡(5)、分光鏡(7)、反射鏡(8)和光電傳感器(9)；激光器(10)發射的激光經過所述分光鏡(7)后被分成兩束強度相等的光，一束光通過隔離透鏡(5)透射至所述動極板(1)的表面后反射回所述分光鏡(7)，并經所述分光鏡(7)再次反射后輸出第一光束；另一束經過反射鏡(8)反射回所述分光鏡(7)，并經所述分光鏡(7)透射后輸出第二光束，所述第一光束與所述第二光束發生干涉后形成干涉條紋；光電傳感器(9)用于將所述干涉條紋轉換為第二電壓信號；N個隔離透鏡(5)嵌入在所述屏蔽框架(6)上，所述屏蔽框架(6)用于抑制外部電磁場噪聲干擾；所述動極板(1)、所述隔離透鏡(5)、所述分光鏡(7)和所述激光器(10)的中心均設置在同一條直線上；

多對定極板(3)固定在低膨脹系數的屏蔽框架(6)的內壁上，多對定極板保持相對靜止；且各個定極板與動極板之間的距離相等；

溫度控制模塊(13)用于對多自由度差分電容位移傳感器標定裝置的工作環境的溫度進行控制，使得工作環境溫度的波動小于0.01℃；

數據處理模塊(12)用于采集所述第一電壓信號和所述第二電壓信號，并根據所述第二電壓信號獲得激光干涉測距測量的動極板位移Δx；根據所述第一電壓信號和所述動極板位移獲得動極板位移到第一電壓信號的格值系數K。

2.如權利要求1所述的多自由度差分電容位移傳感器標定裝置，其特征在于，所述動極板(1)為立方體結構。

3.如權利要求1所述的多自由度差分電容位移傳感器標定裝置，其特征在于，所述動極板(1)為圓柱體結構或圓筒結構。

4.如權利要求1所述的多自由度差分電容位移傳感器標定裝置，其特征在于，所述差分電容傳感電路(11)包括載波信號產生單元(115)、以及依次連接的前置運算放大單元(111)、交流放大單元(112)、解調單元(113)和低通濾波單元(114)；

所述前置運算放大單元(111)的輸入端用于連接所述定極板(3)，所述低通濾波單元(114)的輸出端用于連接所述數據處理模塊(12)；

所述載波信號產生單元(115)的輸出端用于連接所述動極板(1)，并為所述動極板(1)提供頻率為10kHz-100kHz、幅值為0.1V-100V的交流調制信號。