[發明專利]一種評估電容式非接觸位移測量系統穩定性的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910634114.4
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110230974A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 李楊宗;段發階;葉德超;周琦
• 申請（專利權）人: 善測（天津）科技有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種評估電容式非接觸位移測量系統穩定性的裝置及方法，評估裝置用于等效于電容式位移傳感器探頭與待測面間隙恒定不變時的狀態，所述評估裝置由標準電容和三同軸電纜相互連接構成，其中所述三同軸電纜包括外屏蔽層、內屏蔽層和芯極，標準電容的兩端分別與所述三同軸電纜一端的外屏蔽層和芯極連接，三同軸電纜的另一端通過連接公頭、連接母頭和三同軸延伸電纜最終與電容式非接觸位移測量系統連接。

技術領域

本發明涉及電容式精密測量技術領域，尤其是涉及一種評估電容式非接觸位移測量系統穩定性的裝置及方法。

背景技術

電容式非接觸位移測量系統是采用電容調頻或電容運算原理的一種非接觸式精密測量儀器，可搭配電容式位移傳感器使用，實現不同行業應用要求中的幾何量測量。電容式位移傳感器不僅具有一般非接觸式儀器所共有的無磨擦、無損磨的優點外，還具有信噪比大，靈敏度高，零漂小，頻響寬，非線性小，精度穩定性好，抗電磁干擾能力強等優點。

電容式位移傳感器實質上是個具有可變參數的電容器。和其他傳感器不同，電容式位移傳感器輸入能量極低，只需要非常小的輸入力。由于帶電板板之間的靜電引力很小，只有幾個牛頓，因此電容傳感器特別適用于解決輸入能量極低的測量問題，尤其適合微小的位移測量。其次可以獲得比較大的相對變化量，采用高線性電路，動態范圍可達到100％或更大，這就可以大大提高傳感器的輸出能力。動態響應快。電容傳感器的動片質量輕，系統的固有頻率高，同時電容的介質損耗非常小，因而傳感器能在數兆赫的載頻下工作，因此，特別適合于動態測量的場合。

當前對電容式非接觸位移測量系統的檢定遵循的是《JJG570-2006電容式測微儀檢定規程》，該規程適用于量程不大于2000μm、分辨力為1nm～0.5μm的電容測微儀的首次檢定、后續檢定和使用中檢驗。該規程的檢定用主要器具為5等(3～5)mm量塊斜塊式測微儀檢定器、小角度檢查儀、杠桿斜塊式測微儀檢定器、秒表、計時器等器具，且各部分的相互作用是以目力觀察和手動試驗的方法實現的。因此現有的檢定方法僅能對系統當前的、短暫的工作情況進行檢定，無法對系統長期工作穩定性的情況進行評估。同時由于檢定用器具規格較大且為機械結構的測量器具，因此若想實現對系統的溫度變化穩定性的評估，該檢定規程并不適用。

基于以上背景，對于電容式非接觸位移測量系統，現有的檢定規程已不能滿足當前環境對系統的使用要求，需要新的評估裝置及方法實現對電容式非接觸位移測量系統的長期工作穩定性和溫度變化穩定性的評估。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種評估電容式非接觸位移測量系統穩定性的裝置及方法，該裝置及方法可以穩定、準確、簡便的對電容式非接觸位移測量系統進行長期工作穩定性和環境溫度變化穩定性進行評估，可有效提高現階段對電容式非接觸位移測量系統性能評估的準確性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種評估電容式非接觸位移測量系統穩定性的裝置，包括評估裝置，所述評估裝置用于等效于電容式位移傳感器探頭與待測面間隙恒定不變時的狀態，所述評估裝置由標準電容和三同軸電纜相互連接構成，其中所述三同軸電纜包括外屏蔽層、內屏蔽層和芯極，標準電容的兩端分別與所述三同軸電纜一端的外屏蔽層和芯極連接，三同軸電纜的另一端通過連接公頭、連接母頭和三同軸延伸電纜最終與電容式非接觸位移測量系統連接。

一種評估電容式非接觸位移測量系統穩定性的方法，基于上述評估電容式非接觸位移測量系統穩定性的裝置，記電容式非接觸位移測量系統的滿量程為f_s，標準電容C對應的間隙值為d，包括以下步驟：

(1)評估電容式非接觸位移測量系統的長期工作穩定性；電容式非接觸位移測量系統開啟后顯示標準電容C對應的間隙值初始示數為d₁，經過時間t后的示數為d₂，則單位時間內的漂移為：