基于电容传感器的圆柱度误差测量方法研究

论文摘要

检测技术是测量被测对象的量值,从而获得有用的表征定量信息,为生产控制过程提供依据。检测技术的发展离不开科学技术的进步,二者紧密相连,相辅相成。AD7747芯片的问世解决了电容传感器寄生电容的影响,使电容传感器的应用越来越广泛,促进了检测技术的发展。汽车空调压缩机中的活塞是空调系统的核心部件,它的运行工况相比于普通的空调压缩机而言更加恶劣。同时,汽车的空调要求做到经久耐用,这就需要空调压缩机的寿命更长久。某厂生产的压缩机对活塞的尺寸要求高,年产量大,为了满足其需求,论文设计出了测量电路,保障了出厂要求。论文分四大部分对电路进行了阐述。首先,对应用到的理论详细论述,包括电容传感器、模数转换器中的∑-△技术和圆柱度误差评定,在此基础上提出了采用电容传感器测量圆柱度误差的方法。其次,硬件部分对涉及到的电容测量头、AD7747外部设计和内部构造、单片机的选取等详细说明,并分成测量和控制两部分对电路设计分析。再次,对系统的软件设计进行相关说明,包括AD7747的外接I2C串行总线、I2C与AD7747之间的协议、AD7747内部寄存器的功能介绍和在本论文中的相关设置、程序流程等。最后,使用标称电容验证CDC电路的可行性,同时对活塞试件进行实验验证,对所获得的数据处理分析,最终得到试件的圆柱度。论文的创新在于探索性的提出了采用电容传感器测量圆柱度的方法,使用AD7747与电容传感器相结合对圆柱筒型的试件进行测量,使用最小区域圆柱法对圆柱度误差评定,设计的电路能对活塞试件进行圆柱度误差检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 测试技术的发展状况
• 1.2 论文研究的目的和意义
• 1.3 圆柱度的测量方法综述
• 1.4 本文的研究内容和具体工作
• 第二章 测量的基本理论
• 2.1 电容传感器的工作原理
• 2.2 电容数字转换器机理
• 2.3 圆柱度误差的评定
• 2.4 本章小结
• 第三章 测量装置的硬件设计
• 3.1 总体设计说明
• 3.2 测量部分各硬件的选择和电路设计
• 3.3 主机部分的硬件和电路设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 测量装置的软件设计
• 2C总线与电容数字传感器AD7747之间的配合协议'>4.1 I²C总线与电容数字传感器AD7747之间的配合协议
• 4.2 电容数字转换器AD7747的寄存器配置说明及工作状态设置
• 4.3 程序框图
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验验证
• 5.1 检测对象
• 5.2 CDC电路可行性实验验证
• 5.3 零点校准实验
• 5.4 圆柱度检测方法可行性验证试验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间研究成果