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【6h】

基于电容传感器的轴径向误差检测技术研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 转轴径向误差技术

1.2.2 电容法间隙测量技术

1.3 课题主要研究内容

第二章 电容法检测转轴径向误差的原理和方案

2.1 引言

2.2 电容传感器原理和信号处理方法

2.2.1 电容传感器信号处理方法

2.2.2 电容传感器主要性能指标

2.3 差动法测量轴径向误差原理

2.4 总体方案设计

2.5 本章小结

第三章 传感器测头和信号处理电路设计

3.1 引言

3.2 驱动电缆技术

3.3.1 PCB测头设计

3.3.2 PCBN头的实验验证

3.4 信号调理电路

3.4.1 引言

3.4.2 DDS载波电路设计

3.4.3 调幅电路

3.4.4 整流和滤波电路

3.5 本章小结

第四章 数据采集和实验装置

4.1 引言

4.2 数据采集模块

4.3 电容检测装置

4.4 转轴径向误差检测装置

4.5 本章小结

第五章 实验及主要误差分析

5.1 引言

5.2 传感器性能测试

5.3 径向误差检测

5.4 主要误差分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

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摘要

在转轴回转系统中,受转轴加工工艺和装配技术等因素的影响,实际回转轴线的位置与理想轴线发生偏离,导致转轴出现回转误差。其中,转轴沿轴截面径向的跳动会产生径向误差,通过对径向误差的检测和分析,可以对其进行控制和补偿,在生产中有很重要的意义。目前对转轴径向误差检测的研究已经取得了很多成果,但是还存在诸多要改进的地方。
  针对轴径为几十上百毫米的转轴回转时径向误差检测的问题,本文提出基于电容传感器的差动法检测转轴径向误差的方法,并研制了基于运算放大器的电容式间隙传感器,搭建简易的实验装置,对转轴的径向误差进行实时检测。
  本文对转轴径向误差检测的研究主要从以下几个方面进行:(1)研制了基于运算放大器式的电容传感器,设计并制作了包括载波发生电路、运算放大器式的电容调幅电路、精密检波电路和滤波电路等在内信号传感器信号调理电路,并制作了基于印刷电路板技术的传感器测头,该测头成本低廉、制作方便,且能满足实验要求;(2)在了解国内外转轴径向误差检测技术的基础上,采用差动法对其进行测量,并对该方法的原理进行分析;(3)搭建实验装置,验证自制测头的性能和信号调理电路的性能,并用电容差动法对转轴径向误差进行检测;(4)对影响转轴径向误差的主要因素进行分析,并提出改进建议。
  经过实验验证,传感器分辨率可以达到微米级,可以得到转轴回转时径向误差的变化趋势及其最大径向误差值(70μm左右),对径向误差的控制和补偿具有一定的指导意义。

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