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电容测微技术国内外研究现状和发展趋势

时间:2022-10-15 22:18来源:毕业论文
1电容测微技术的发展起于20世纪,最先被广泛认可的是1920年惠丁顿的超测微仪技术,也就是通俗的谐振法,之后又出现了电桥法,这一新的方法使电容测微技术在测量邻域上取得了重大

1电容测微技术的发展起于20世纪,最先被广泛认可的是1920年惠丁顿的“超测微仪技术”,也就是通俗的谐振法,之后又出现了电桥法,这一新的方法使电容测微技术在测量邻域上取得了重大进步。相比于谐振法,电桥法测微确实方便了不少,然而,此电桥法测微也存在一些问题,由于其测量电路里分布电容或寄生电容等因素的问题,这就要对电子器械和制作工艺有较高的要求。经过几十年的发展,随着对非接触测量与高精度测量需求的越来越高,电容位移传感器在精确度高、动态响应特性好、稳定性好等方面的优势逐渐突出体现出来。这极大的促进了电容位移传感器技术的发展,使得电容传感器技术也越来越深入人心,发展至今,电容传感器技术已相当的成熟。在工业设计、界面寿命、内部完全密封防水和电容式触摸屏等方面有着巨大的优势,也因此电容传感器得到了广泛的工业支持,成为了一种廉价实用且方便的传感技术。与其他种类的传感器一样,电容传感器也不可避免地存在着一些重要的问题,例如:①电容检测电路非线性且输出阻抗高,负载能力差。②寄生电容影响大,影响工作的稳定性[5]。寄生电容的存在不但降低了传感器测量的灵敏度和精度,而且这些电容往往是随机变化的,这会使仪器工作很不稳定,从而引起非线性输出,甚至会使传感器处于不稳定的工作状态。③检测电路较为复杂,生产成本高等。人们对这些问题的不懈探索与研究,极大的促进了电容传感器技术的发展,使其在工、农业生产、国防和科研等邻域得到了广泛的应用。目前,人们对材料与工艺在测量电路和半导体集成技术等方面的研究已达到了相当高的水平,这对解决电容式传感器所存在的问题起到了很大的帮助。84535

根据市场及工程应用的需要,精密和超精密加工的精度需求也越来越来高,国外许多家公司已经成功开发出了多种型号成熟的电容式位移传感器测微系统,甚至许多国家已将高精度的电容位移传感器产品化[6]。例如MTI(美国)公司开发的纳米级超高精度电容式传感器,其型号有AS-9000、AS-500、MicroCapAS-562和AS-563。MTI电容位移传感器是具有超高精度、稳定性、重复性和分辨率的电容式传感器。其反应速度快,噪声干扰小,是检测转轴、磁盘、轮胎及晶圆的理想选择。其价格经济、功能超强、能对极难检测的微小物体进行检测,且检测能力好上40倍。具备纳米分辨率、重量轻、体积小、可随身携带、操作快速简便等特点。此外还有QueensgateInstrunents(英国)公司生产的NXB系列的电容式传感器,其非线性度不超过0。01%,分辨率达0。1nm[7]。其他的还有日本的VT-510、德国PI公司的等等[8]。相比于国外公司在电容传感器取得的巨大成就,目前国内在这方面与国外相比还存在着不小的差距。这主要是由于电容式传感器技术的研究在我国起步较晚,再加上国外在高精度邻域方面对我国的技术封锁。不过在经过几代人的不懈努力和辛勤付出,我国的电容式位移传感器较之以前可谓是取得了飞跃般的发展。国内多所高校的研究者均发表过有关电容测微方面的研究论文,并且取得了相当不错的研究成果。例如在电容传感器检测电路方面,由于传感器的待测电容相当的小,很不容易测量,这样对于测量电路的要求也就自然而然的要高上不少,鉴于此,国内的研究学者对此作出了大量的研究工作,其中研究机构就包括中科院、清华大学、浙江大学、中南大学等。由于电容的变化一般十分的微小,因此通常做法是将电容信号转换为电压、电流、频率等信号进行显示、记录与研究。而如何将电容信号的变化量准确地转化为电压、电流和频率信号至关重要,这直接关系到后续测量的精度。总之,随着科学技术的飞速发展,电容式传感器技术也在不断的进步。 电容测微技术国内外研究现状和发展趋势:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_100387.html

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