数字式电容传感器位移测量系统的设计.docx

摘要:电容式传感器因其具有结构简单，动态响应好，适应能力强，体积小，灵敏度较高，可以完成非接触式测量，即使在一些恶劣工业环境下依然能够正常工作，所以被广泛的应用于位移、加速度、压力、液位、振动等各个方面的测量。电容式传感器的缺点主要是寄生电容影响较大，它不但降低了测量灵敏度，有时还会使传感器处于不稳定的工作状态，因此解决这一问题是提升电容传感器性能的关键。

本文详细介绍了电容式传感器的原理，并对电容检测电路进行了较全面的分析。采用将测量电路内置于传感器探头中，在测头的内部完成了测量电路转换过程，输出信号直接由单片机进行处理，使得整个电路结构显得比较简单，有效消除了寄生电容的影响，并大大提高了测量的稳定性。选用的AT89C51单片机，以及复位电路、时钟电路、按键电路、显示电路等外围电路，设计了一套数字式电容传感器位移测量系统。

关键词： 电容传感器；数字式；测量电路；单片机

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题研究背景及意义-1

1.2 相关领域研究情况-1

1.3 论文主要研究内容-2

2 电容传感器基本理论-3

2.1电容传感器的测量原理-3

2.1.1 变极距型电容传感器-3

2.1.2 变面积型电容传感器-5

2.1.3 变介电常数型电容传感器-6

2.2 电容传感器寄生电容效应研究-7

3 系统硬件设计-8

3.1 整体方案的设计-8

3.2 几种测微电路基本的测量原理-9

3.2.1 调频电路-9

3.2.2 运算放大器电路-9

3.2.3 电桥式微电容检测电路-10

3.3 单片机的选择-11

3.4 单片机电路-12

3.5 电容测量电路-12

3.6 按键电路-13

3.7 显示电路-14

4 软件部分设计-15

4.1 编程环境及程序设计-15

4.1.1 主模块-15

4.1.2 按键检测模块-16

4.1.3 计算及显示模块-16

4.2 系统调试-16

结    论-20

参考文献-21

附录A  源代码程序-22

附录B  实物图-32

致    谢-34