电容式线位移传感器及位移测量方法与流程

本发明属于位移传感器，具体涉及一种电容式线位移传感器及位移测量方法。

背景技术：

1、传统的线位移传感器中，电气信号部分一般采用簧片接触式的电位器，簧片接触式的信号原理存在摩擦损耗的缺陷。长时间使用后，特别是在机械环境较强的环境条件下使用时，簧片与电阻线圈之间长期摩擦损耗有可能导致两者接触不良等情况，最终会出现输出数据不准确等故障。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电容式线位移传感器及位移测量方法，解决现有接触式传感器易摩擦损耗、检测精度不高的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、电容式线位移传感器，包括拉绳、滚筒、齿轮组件、动极板和固定极板；

4、所述拉绳卷绕设置在滚筒上，所述齿轮组件包括啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与滚筒转轴连接，所述第二齿轮连接在从动转轴上，所述动极板与从动转轴连接，所述固定极板固定设置在与动极板相对的位置上，所述固定极板与动极板之间间隙配合设置。

5、在一些实施例中，所述动极板与固定极板采用配合的弧形板。

6、在一些实施例中，位于动极板与固定极板之间设置有绝缘板，所述绝缘板采用具有大的介电常数的非金属材料。

7、在一些实施例中，所述绝缘板固定设置在固定极板上，所述动极板与绝缘板之间间隔设置，所述动极板与绝缘板之间的间隙设置不大于0.5mm。

8、在一些实施例中，所述固定极板设置为两个，两个所述固定极板相对间隔设置，所述动极板设置在两个固定极板之间。

9、在一些实施例中，基于电容式线位移传感器的位移测量方法，包括以下步骤：

10、s1、同步采集两个固定极板与动极板之间的电容值，分别为d1和d2；

11、s2、取连续n个采样点，对d1和d2分别进行滑动中值滤波，输出平滑后的电容值c1和c2；

12、s3、计算归一化比值，表示为r=(c1-c2)/（c1+c2）；

13、s4、调用标定系数a0,a1,…,an；进行多项式快速求值，表示为：

14、xraw=a0+r·(a1+r·(a2+r·(a3+r·a4)))；

15、输出xraw，得到当前位移估算值；

16、s5、获取温度数据t，并计算与标定基准温度t0的差值，表示为：δt=t-t0；

17、采用温度补偿系数 kt，对位移估计值进行修正，表示为：

18、xtemp=xraw+kt·δt；

19、s6、获取上一次输出的最终值xlast；设定比较阈值δ，执行滞回判定，表示为：

20、；

21、s7、采用一阶低通滤波处理，设定平滑系数α，取值范围0~1；

22、计算最终输出位移，表示为：

23、xout(k)=α·xtemp_filtered(k)+(1-α)·xout(k-1)。

24、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

25、本发明采用非接触式测量方式，利用极板之间电容值的变化对位移值进行检测，并在极板之间设置绝缘层，增加极板之间的电容，解决了接触式传感器易摩擦损耗、检测精度不高的问题。

26、本发明位移检测方法通过对电容值进行修正和补偿处理，提高了电容式线位移传感器的测量精度。

1.电容式线位移传感器，其特征在于，包括拉绳、滚筒、齿轮组件、动极板和固定极板；

2.根据权利要求1所述的电容式线位移传感器，其特征在于，所述动极板与固定极板采用配合的弧形板。

3.根据权利要求1或2所述的电容式线位移传感器，其特征在于，位于动极板与固定极板之间设置有绝缘板，所述绝缘板采用具有大的介电常数的非金属材料。

4.根据权利要求3所述的电容式线位移传感器，其特征在于，所述绝缘板固定设置在固定极板上，所述动极板与绝缘板之间间隔设置，所述动极板与绝缘板之间的间隙设置不大于0.5mm。

5.根据权利要求1或2所述的电容式线位移传感器，其特征在于，所述固定极板设置为两个，两个所述固定极板相对间隔设置，所述动极板设置在两个固定极板之间。

6.基于权利要求5所述电容式线位移传感器的位移测量方法，其特征在于，包括以下步骤：