CN204404991U - 一种多自由度差分电容位移传感器标定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多自由度差分电容位移传感器标定装置，包括差分电容位移传感模块、激光干涉测距模块、温度控制模块和数据处理模块；所述差分电容位移传感模块包括机械敏感探头和差分电容传感电路；机械敏感探头包括动极板、多自由度微位移台、定极板和绝缘基座；激光干涉测距模块包括激光器、屏蔽框架和N个分布在平动自由度方向的干涉条纹单元；温度控制模块用来屏蔽外部环境温度扰动；干涉测距模块测量动极板相对于定极板的位移，差分电容位移传感模块输出电压信号，数据采集与处理系统对数据进行处理得到动极板平动自由度位移到差分电容位移传感模块输出电压的格值系数，从而精确评价量程在微米量级的高精度差分电容位移传感模块的分辨率水平。
Description
技术领域
本实用新型属于高精度电容位移传感标定领域，更具体涉及一种多自由度差分电容位移传感器标定装置。
背景技术
电容位移传感器作为一种传统非接触式传感器，主要应用于位移、角度、振动、加速度、压力等方面测量。采用差分电容结构能大大提高传感器的分辨率水平，减小寄生电容的影响，但是它作为一种相对测量传感器需要准确标定其格值系数后才能用于测量位移信号，而传统机械标定方法与标定装置无法满足该种高分辨率和小量程的差分电容位移传感模块的需求指标。
差分电容位移传感器是一种典型的高精度位移传感器，其基本原理是利用良好导电体为动极板注入频率为10kHz-100kHz、幅值为0.1V-100V的交流调制信号。动极板与定极板形成多对差分电容，对与差分电容对应的输出电压信号进行共模得到与平动位移相关的传感电压Vtran，差模得到与扭转位移相关的传感电压Vrot(胡明，et al.基于八对差分电容极板的静电悬浮加速度计的设计；大地测量与地球动力学，2012，32(5):154-159)。另有美国专利详细讨论如何将该种类型的差分电容位移传感器应用于高精度静电悬浮加速度计(A M Bernard et al.Electrostatic accelerometer,US4583404，1986)。
差分电容位移传感器的精度能直接影响高精度静电悬浮加速度计等精密仪器的分辨率水平，这些精密仪器要求位移传感器的精度达到或者优于皮米量级，而此时位移传感器量程将减小至微米量级甚至更低(V.Josselin，et al.Capacitive detection scheme for space accelerometers application.Sensors and Actuators，1999，78:92-98)。利用传统标定方法与标定装置将很难抑制寄生电容影响，准确标定该种类型高精度差分电容传感器的格值系数。近些年来激光技术发展进入了一个崭新的时代，使用激光干涉仪等方法对包括探头在内的差分电容位移传感电路进行标定与校准，差分电容传感器格值系数准确测量(段小艳et al.激光干涉法微位移测量技术综述.计测技术，2012,32(6):1-5)。激光干涉仪采用零差或者外差等原理实现微位移的测量其中λ为激光波长，n为干涉条纹数。若使用633nm碘稳频激光器，其稳定性可达10-11。数据采集单元记录高精度差分电容位移传感模块平动输出电压Vtran，对数据组(Δx，Vtran)进行最小二乘拟合求取灵敏度系数K。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种多自由度差分电容位移传感器标定装置，旨在解决测量精度为皮米量级，量程为微米量级的高精度差分电容位移传感模块标定的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多自由度差分电容位移传感器标定装置，包括差分电容位移传感模块、激光干涉测距模块、温度控制模块和数据处理模块；所述差分电容位移传感模块包括机械敏感探头和差分电容传感电路；所述机械敏感探头包括动极板、多自由度微位移台、定极板和绝缘基座；所述动极板通过所述绝缘基座固定在所述多自由度微位移台上，所述动极板跟随所述微位移平台进行多自由度的平动；所述动极板与所述定极板相互配合并构成多对差分电容；所述差分电容传感电路与所述动极板和所述定极板连接，用于将动极板与定极板形成的差分电容转换为第一电压信号；所述激光干涉测距模块包括：激光器、屏蔽框架和N个分布在平动自由度方向的干涉条纹单元；N为自由度的个数，N为大于等于1且小于等于3；每一个干涉条纹单元包括隔离透镜、分光镜、反射镜和 光电传感器；激光器发射的激光经过所述分光镜后被分成两束强度相等的光，一束光通过隔离透镜透射至所述动极板的表面后反射回所述分光镜，并经所述分光镜再次反射后输出第一光束；另一束经过反射镜反射回所述分光镜，并经所述分光镜透射后输出第二光束，所述第一光束与所述第二光束发生干涉后形成干涉条纹；光电传感器用于将所述干涉条纹转换为第二电压信号；N个隔离透镜嵌入在所述屏蔽框架上，所述屏蔽框架用于抑制外部电磁场噪声干扰；温度控制模块用于对多自由度差分电容位移传感器标定装置的工作环境的温度进行控制，使得工作环境温度的波动小于0.01℃；数据处理模块用于采集所述第一电压信号和所述第二电压信号，并根据所述第二电压信号获得激光干涉测距的位移Δx；根据所述第一电压信号和所述位移获得动极板位移到第一电压信号的格值系数K。
该标定装置可以对高精度电容位移传感器的多个自由度格值系数同时进行精确标定；其构成差分电容的机械敏感探头和高精度电容位移传感器采用一体化设计，调节方便，能对皮米量级分辨率水平的位移传感器进行性能检测。
进一步优选地，所述动极板可以为立方体结构、可以为圆柱体结构或圆筒结构。当动极板选用立方体时，能同时测量其相对定极板的多自由度位移信息；当动极板选用圆柱体或圆筒时，动极板沿径向旋转的扰动不会影响输出电压信号。
进一步优选地，差分电容传感电路包括载波信号产生单元、以及依次连接的前置运算放大单元、交流放大单元、解调单元和低通滤波单元；所述前置运算放大单元的输入端用于连接所述定极板，所述低通滤波单元的输出端用于连接所述数据处理模块；所述载波信号产生单元的输出端用于连接所述动极板，并为所述动极板提供频率为10kHz-100kHz、幅值为0.1V-100V的交流调制信号。
进一步优选地，动极板、所述隔离透镜、所述分光镜和所述激光器的中心均设置在同一条直线上。这样方便对它们的相对位置进行微调，形成高质量的干涉条纹信号。
本申请能够极大减小寄生电容影响，直接对测量精度在皮米量级，量程在微米量级的高精度电容位移传感模块进行多自由度格值系数标定。
本实用新型与现有技术比较，具有以下优点和效果：
(1)一般装置对电容传感器进行标定，其格值系数极易受到对地寄生电容的影响，该标定装置通过差分机械敏感探头结构能极大减小寄生电容的影响，这为分辨率水平高达皮米量级的差分电容位移传感器提供了一种准确的格值系数标定方法；
(2)通过激光干涉测距模块能够同时测量动极板相对定极板各个自由度的位移信息，因此该标定装置能同时实现差分电容位移传感器的多自由度格值系数标定；
(3)机械敏感探头采用低温度系数、高稳定性材料并包含在屏蔽框架内，且温度控制系统能为标定过程提供一个0.01℃的恒温环境，因此利用该装置进行灵敏度系数标定重复度高、稳定性好、受外部环境干扰小。
(4)该装置能够灵活适应不同结构的机械敏感探头，不仅仅适用于标定立方体式差分电容，也适用于圆柱体、圆筒、球体等类型的差分电容。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的多自由度差分电容传感器标定装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的机械敏感探头的结构示意图，其中(a)为立方体结构的机械敏感探头的结构示意图；(b)为圆柱体结构的机械敏感探头的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的差分电容传感电路的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的光电传感器转换器的结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的温度控制模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供的多自由度差分电容位移传感器标定装置适用于资源勘探、空间物理等基础科学领域的高精度电容位移传感器的性能测量。
本实用新型提供的多自由度差分电容位移传感器标定装置能同时对多自由度电容位移传感器的格值系数进行标定；其结构如图1所示，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：
多自由度差分电容位移传感器标定装置包括差分电容位移传感模块、激光干涉测距模块、温度控制模块13和数据处理模块12；其中，差分电容位移传感模块包括机械敏感探头和差分电容传感电路11；机械敏感探头包括动极板1、多自由度微位移台2、定极板3和绝缘基座4；动极板1通过所述绝缘基座4固定在所述多自由度微位移台2上，动极板1跟随微位移平台2进行多自由度的平动；动极板1与定极板3相互配合并构成多对差分电容；差分电容传感电路11与动极板1和定极板3连接，用于将动极板与定极板形成的差分电容转换为第一电压信号；激光干涉测距模块包括：激光器10、屏蔽框架6和N个分布在平动自由度方向的干涉条纹单元；N为自由度的个数，N为大于等于1且小于等于3；每一个干涉条纹单元包括隔离透镜5、分光镜7、反射镜8和光电传感器9；激光器10发射的激光经过所述分光镜7后被分成两束强度相等的光，一束光通过隔离透镜5透射至所述动极板1的表面后反射回所述分光镜7，并经所述分光镜7再次反射后输出第一光束；另一束经过反射镜8反射回所述分光镜7，并经分光镜7透射后输出第二光束，第一光束与所述第二光束发生干涉后形成干涉条纹； 光电传感器9用于将干涉条纹转换为第二电压信号；N个隔离透镜5嵌入在所述屏蔽框架6上，屏蔽框架6用于抑制外部电磁场噪声干扰；温度控制模块13用于对多自由度差分电容位移传感器标定装置的工作环境的温度进行控制，使得工作环境温度的波动小于0.01℃；数据处理模块12用于采集所述第一电压信号和所述第二电压信号，并根据第二电压信号获得激光干涉测距的位移Δx；根据第一电压信号和位移获得动极板位移到第一电压信号的格值系数K。
其中，动极板1位于多对定极板3中间，动极板1可以选择为立方体、球体、圆柱体或者圆筒等形状，且定极板3形状与之对应匹配。如图2所示，现以选用立方体和圆柱体的动极板为例详细说明不同形状的动极板与定极板之间的相对位置关系。图2中的(a)所示选用的动极板1为立方体，定极板均匀分布在动极板周围，沿着X轴正负方向在动极板表面分别以变间距的方式分布3ax和3bx与3cx和3dx等动极板，沿着Y轴正负方向在动极板表面分别以变间距的方式分布3ay和3by与3cy和3dy等动极板，且这些定极板与动极板之间分别形成的电容C1、C2、C3、C4相等。立方体动极板与定极板形成多对变间距的差分电容，可以测量动极板相对定极板的多自由度位移信息，若结合反馈控制电路则能实现单点多自由度加速度测量。
图2中的(b)所示选用的动极板1为圆柱体，圆柱体轴线沿着Y轴方向，动极板3ay、3ay、3ay、3ay以变面积的方式均匀分布在圆柱体动极板表面，且这些定极板与动极板分别形成的电容C1、C2、C3、C4相等。圆柱体动极板与定极板形成多对变面积式的差分电容，主要实现Y自由度平动位移测量，一方面能够增加机械敏感探头位移到差分电容的线性度，另一方面圆柱体沿径向的旋转扰动不会对输出电压信号产生影响。
图2所示多对定极板3可以直接固定在低膨胀系数的屏蔽框架6的内 壁上，且各个定极板与动极板之间的距离相等；为了使多对定极板3保持较好的相对稳定性，一般可以将多对定极板3固定在支撑框中，并采用一体化成形设计与制作，使多对定极板3保持相对静止。动极板1通过绝缘基座4固定在多自由度微位移台2上，使其与周围的导电体绝缘，并能够随微位移平台2平动或者扭转；动极板1位于定极板中间，以X方向为例，动极板1与定极板3ax形成C1，动极板1与定极板3dx形成C2，电容C1和C2构成一对差分电容；动极板1与定极板3bx形成C3，动极板1与定极板3cx形成C4，电容C3和C4也构成一对差分电容；当动极板1位于中间位移时，电容C1、C2、C3、C4相等；安装完成后的机械敏感探头的温度系数小、稳定性能好、导电性良好，且平面度和垂直度分别优于2μm和30″。
动极板1与定极板3组成的机械敏感探头分别通过带屏蔽的导线与差分电容传感电路11连接。动极板1、定极板3、屏蔽框架6、差分电容传感电路11和数据采集12形成一个完整的差分电容位移传感模块。
在本实用新型实施例中，差分电容传感电路11包括实现互阻放大的前置运算放大单元111、衰减带宽外噪声的交流放大单元112、提取高频信号幅值的解调单元113、滤除高频噪声的低通滤波单元114和产生高频正弦调制信号的载波信号产生单元115；定极板3与电容传感11通过带屏蔽的导线连接，载波信号产生单元11e为动极板1提供频率为10kHz-100kHz、幅值为0.1V-100V的交流调制信号；调制信号将低频段的差分电容信号调制到高频载波频率10kHz-100kHz处，通过交流放大单元11b提高电路信噪比，经过解调单元11c和低通滤波单元11d提取所需的低频段差分电容信号，例如对X轴方向得到的两路差分信号进行共模与差模即可得到与动极板平动和扭转信息相关的电压信号Vtran和Vrot。
在本实用新型实施例中，激光干涉测距模块包括隔离透镜5、屏蔽框架6、分光镜7、反射镜8、光电传感器9和激光器10；其中，光电传感器9如图4所示，包括光电转换单元91和驱动运算单元92；动极板1、隔离 透镜5、分光镜7和激光器10通过精密机械安装放置使它们的中心尽可能在同一条直线上；光电转换单元91需对准干涉光信号，并将干涉的相干光信号转换为正弦电信号，其频率与动极板移动的速度直接相关，根据干涉原理驱动运放单元92输出一个周期的正弦信号对应动极板1移动半波长λ/2的距离。根据电容测微的电压信号Vtran和激光干涉测距的位移Δx，形成了多组数据(Δx,Vtran)，对这些数据进行最小二乘拟合求取位移到电容测微模块输出电压的格值系数K。
在本实用新型实施例中，温度控制模块13包含用于放置电容测微模块和激光干涉测距模块的机械框架131、固定在导热性良好的机械框架内壁的温度检测桥路132、实现温度到电压转换的温度传感电路133、比例积分PI控制电路134、电流驱动电路135和固连在机械框架外侧的加热带136，温度控制模块将温度稳定在10mK以内，为电容测微模块和激光干涉测距模块提供一个良好的恒温工作环境。
动极板1可以采用低热膨胀系数、低磁化率、高导热性的材料制作，抑制外部环境温度扰动、电磁场变化对机械敏感探头产生的影响，这里可选用磁化率小于10-5的第温度系数金铂合金(M Armano.LISA Pathfinder:the experiment and the route to LISA.Classical Quantum Gravity,2009,26,094001)。
定极板3可以采用进行一体化设计，由膨胀系数小于10-7的微晶玻璃经过机械加工成对应形状，再经过表面碾磨和镀金而成，镀金后利用激光灼烧的方法将其分割成不同的电容极板，极板与极板之间的电阻大于50MΩ。一体化设计能够抑制由于机械探头安装等带来的温度效应影响，且定极板3的平面度和垂直度分别优于2μm和30″。
绝缘基座4可以采用绝缘性能良好的低温度系数石英玻璃制作，高度大于20mm。利用定位孔将绝缘基座4固定在多自由度微位移台2上，一方 面支撑固定动极板1到适当的高度，另一方面降低微位移平台2运动对差分电容测量产生的影响。微位移台可以选用型号为M-811的Hexapod六自由度微位移台2，其运动范围达到±17mm，最小台阶为0.5μm(http://www.physikinstrumente.com/)。动极板1通过绝缘基座4固定在多自由度微位移台2上，保证其与微位移平台2、动极板3之间的绝缘电阻大于1GΩ。
定极板3固定于绝缘基座4上，并能够随微位移平台2平动或者扭转。正常安装后，动极板1中心将位于定极板3中心附近；当动极板运动1时，以X方向为例，动极板1与定极板3ax形成C1，动极板1与定极板3dx形成C2，电容C1和C2构成一对差分电容；动极板1与定极板3bx形成C3，动极板1与定极板3cx形成C4，电容C3和C4也构成一对差分电容；当动极板1位于中间，电容C1、C2、C3和C4相等，如图2(a)所示。动极板1与定极板3一起形成间距可变的差分电容器，通过同轴电缆与电容传感模块11相连接，这两对电容极板能够得到X平动和Rz扭转的电压信息；同样，Y方向的两对极板能够得到Y平动和Rz扭转的电压信息。这四对极板互为冗余，为系统功能和噪声诊断提供了方便。
差分电容传感电路11由前置运算放大单元111、交流放大单元112、解调单元113、低通滤波单元114和载波信号产生单元115等组成，其中前置运算放大器111将输入的电流信号转换为电压信号供后续电路处理；交流放大单元112设计为中心频率为100kHz，增益为1以提高整个电路的信噪比；解调单元113与低通滤波单元114滤除高频段噪声，提取与动极板3位移相关的低频段差分电容信号；载波信号产生单元115为整个电路提供低噪声的100kHz调制信号。利用如金丝等良好导电体将载波信号产生单元115产生的频率为100kHz，幅值为0.1V-100V的正弦调制信号注入到动极板1上。高频载波将低频段的差分电容信号调制在100kHz频率处，通过交流放大单元112减小外部干扰提高电路信噪比，经过后期解调单元113和 低通滤波单元114处理得到与差分电容信号C1-C2直接相关的低频电压信号V1；同样可以测量与C3-C4直接相关的低频电压信号V2。数据采集12选用NI公司16位型号为USB-6341的数据采集卡，对温度传感及控制信号和位移传感电压信号V1和V2进行10kHz采样，并做滤波和抽取等处理，最终将数据降采样为1Hz，此时电压V1和V2的共模能得到动极板1相对定极板框架3的平动信息Vtran＝V1+V2，电压V1和V2的差模能得到动极板1相对定极板框架3的扭转信息Vrot＝V1-V2。
激光干涉测距模块由隔离透镜5、屏蔽框架6、分光镜7、反射镜8、光电传感器9和激光器10组成；激光器10可以选用波长为633nm的碘稳频激光器，其稳定性可达10-11；分光镜7由厚薄和折射率都很均匀的玻璃镀膜而成；反射镜8可以为一个精密磨光的平面镜；隔离透镜5可以是一个厚薄均匀的玻璃板；光电传感器9对干涉条纹进行检测，如图4所示，它主要包含光电转换单元91和驱动运算单元92，能将光强度转换为与之对应的电信号。由激光器10发射出的光束经过分光镜7被分为强度差不多相等的两束光，一束光通过隔离透镜5达到动极板表面1经反射回到分光镜7，另一束光经过平面镜8反射回到分光镜7，这两束光在分光镜7处发生干涉，干涉条纹由光电传感器9检测。合理的调节位置使动极板1、隔离透镜5、分光镜7和激光器10中心一致，保证产生正常的干涉条纹。根据波的叠加和相干原理，当动极板1随着微位移台2移动λ/2时，两束光的光程差发生变化并在光电传感器9形成周期性的光强极大和极小的正弦干涉条纹，这些干涉条纹是等光程差点的轨迹，对其进行数据处理能够提取动极板1的位移信息Δx，其测量精度达到纳米量级。
激光干涉测距是根据干涉条纹数目来得到对应的移动距离，第n个干涉条纹对应动极板1的距离为另一方面通过数据采集单元(12)记录电容测微模块平动输出电压Vout(与动极板位移成线性关系)可表示为 Vout＝K·ΔD+Vbias。以平动方向为例，激光干涉测距测量动极板1平动位移Δx，电容测微模块输出电压Vtran，Vtran＝K·Δx+Vbias；形成多组数据(Δx,Vtran)，在数据处理系统中进行去粗大误差、平滑、最小二乘拟合等数据处理，最终得到格值系数K。
如图5所示，温度控制模块13包含铝制机械框架131、固定在导热性良好的机械框架131内壁利用热敏电阻G10K4D372组成的温度检测桥路132、实现温度到电压转换的温度传感电路133、PI控制器电路134、由三极管和运算放大器组成的温度驱动电路135和固连在机械框架外侧的加热带136。当铝制机械框架131内部温度发生变化时导致热敏电阻阻值发生变化，温度检测桥路132将不再平衡，此时温度传感电路133的输出电压直接与框架内部温度变化相关，经过PI控制器134运算得到反馈电压信号通过驱动电路135施加在加热带136上，对机械框架131加热，使框架内部温度重新稳定。温度控制模块13将其内部温度稳定在10mK以内(即波动小于0.01℃)，为电容测微模块和激光干涉测距模块提供一个良好的恒温工作环境。
当需要对差分电容位移传感器进行标定时，将对应的机械敏感探头和电路安装在该装置中。利用相同长度的屏蔽电缆连接机械敏感探头和测量电路，能够极大的削减外部寄生电容对格值系数的影响，使格值系数更接近真实值。该装置采用屏蔽连接电缆、屏蔽框架屏蔽外部电磁场波动，温度控制系统将测量环境温度稳定在0.01℃，这样标定得到的格值系数重复性高、稳定性好、受外部环境扰动小。另外，在立方体动极板各自由度安装激光干涉测距模块能够同时测量其各个自由度相对定极板的位移信息，因此通过该装置能同时对动极板各个自由度的格值系数进行标定。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作 的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多自由度差分电容位移传感器标定装置，其特征在于，包括差分电容位移传感模块、激光干涉测距模块、温度控制模块(13)和数据处理模块(12)；
所述差分电容位移传感模块包括机械敏感探头和差分电容传感电路(11)；所述机械敏感探头包括动极板(1)、多自由度微位移台(2)、定极板(3)和绝缘基座(4)；所述动极板(1)通过所述绝缘基座(4)固定在所述多自由度微位移台(2)上，所述动极板(1)跟随所述微位移平台(2)进行多自由度的平动；所述动极板(1)与所述定极板(3)相互配合并构成多对差分电容；所述差分电容传感电路(11)与所述动极板(1)和所述定极板(3)连接，用于将动极板与定极板形成的差分电容转换为第一电压信号；
所述激光干涉测距模块包括：激光器(10)、屏蔽框架(6)和N个分布在平动自由度方向的干涉条纹单元；N为自由度的个数，N为大于等于1且小于等于3；每一个干涉条纹单元包括隔离透镜(5)、分光镜(7)、反射镜(8)和光电传感器(9)；激光器(10)发射的激光经过所述分光镜(7)后被分成两束强度相等的光，一束光通过隔离透镜(5)透射至所述动极板(1)的表面后反射回所述分光镜(7)，并经所述分光镜(7)再次反射后输出第一光束；另一束经过反射镜(8)反射回所述分光镜(7)，并经所述分光镜(7)透射后输出第二光束，所述第一光束与所述第二光束发生干涉后形成干涉条纹；光电传感器(9)用于将所述干涉条纹转换为第二电压信号；N个隔离透镜(5)嵌入在所述屏蔽框架(6)上，所述屏蔽框架(6)用于抑制外部电磁场噪声干扰；
所述温度控制模块(13)对多自由度差分电容位移传感器标定装置的工作环境的温度进行控制，使得工作环境温度的波动小于0.01℃；
所述数据处理模块(12)采集所述第一电压信号和所述第二电压信号，并根据所述第二电压信号获得激光干涉测距的位移Δx；根据所述第一电压信号和所述位移获得动极板位移到第一电压信号的格值系数K。
2.如权利要求1所述的多自由度差分电容位移传感器标定装置，其特征在于，所述动极板(1)为立方体结构。
3.如权利要求1所述的多自由度差分电容位移传感器标定装置，其特征在于，所述动极板(1)为圆柱体结构或圆筒结构。
4.如权利要求1所述的多自由度差分电容位移传感器标定装置，其特征在于，所述差分电容传感电路(11)包括载波信号产生单元(115)、以及依次连接的前置运算放大单元(111)、交流放大单元(112)、解调单元(113)和低通滤波单元(114)；
所述前置运算放大单元(111)的输入端用于连接所述定极板(3)，所述低通滤波单元(114)的输出端用于连接所述数据处理模块(12)；
所述载波信号产生单元(115)的输出端用于连接所述动极板(1)，并为所述动极板(1)提供频率为10kHz-100kHz、幅值为0.1V-100V的交流调制信号。
5.如权利要求1所述的多自由度差分电容位移传感器标定装置，其特征在于，所述动极板(1)、所述隔离透镜(5)、所述分光镜(7)和所述激光器(10)的中心均设置在同一条直线上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520113559.5U CN204404991U (zh) | 2015-02-14 | 2015-02-14 | 一种多自由度差分电容位移传感器标定装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2015
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Cited By (8)
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|---|---|---|---|---|
| CN104654997A (zh) * | 2015-02-14 | 2015-05-27 | 中国科学院测量与地球物理研究所 | 一种多自由度差分电容位移传感器标定装置 |
| CN104654997B (zh) * | 2015-02-14 | 2018-03-13 | 中国科学院测量与地球物理研究所 | 一种多自由度差分电容位移传感器标定装置 |
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| CN112904773A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 南京理工大学 | 基于arm的电容极板微位移产生系统 |
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