[发明专利]一种评估电容式非接触位移测量系统稳定性的装置及方法

说明书

本发明公开一种评估电容式非接触位移测量系统稳定性的装置及方法，评估装置用于等效于电容式位移传感器探头与待测面间隙恒定不变时的状态，所述评估装置由标准电容和三同轴电缆相互连接构成，其中所述三同轴电缆包括外屏蔽层、内屏蔽层和芯极，标准电容的两端分别与所述三同轴电缆一端的外屏蔽层和芯极连接，三同轴电缆的另一端通过连接公头、连接母头和三同轴延伸电缆最终与电容式非接触位移测量系统连接。

技术领域

本发明涉及电容式精密测量技术领域，尤其是涉及一种评估电容式非接触位移测量系统稳定性的装置及方法。

背景技术

电容式非接触位移测量系统是采用电容调频或电容运算原理的一种非接触式精密测量仪器，可搭配电容式位移传感器使用，实现不同行业应用要求中的几何量测量。电容式位移传感器不仅具有一般非接触式仪器所共有的无磨擦、无损磨的优点外，还具有信噪比大，灵敏度高，零漂小，频响宽，非线性小，精度稳定性好，抗电磁干扰能力强等优点。

电容式位移传感器实质上是个具有可变参数的电容器。和其他传感器不同，电容式位移传感器输入能量极低，只需要非常小的输入力。由于带电板板之间的静电引力很小，只有几个牛顿，因此电容传感器特别适用于解决输入能量极低的测量问题，尤其适合微小的位移测量。其次可以获得比较大的相对变化量，采用高线性电路，动态范围可达到100％或更大，这就可以大大提高传感器的输出能力。动态响应快。电容传感器的动片质量轻，系统的固有频率高，同时电容的介质损耗非常小，因而传感器能在数兆赫的载频下工作，因此，特别适合于动态测量的场合。

当前对电容式非接触位移测量系统的检定遵循的是《JJG570-2006电容式测微仪检定规程》，该规程适用于量程不大于2000μm、分辨力为1nm～0.5μm的电容测微仪的首次检定、后续检定和使用中检验。该规程的检定用主要器具为5等(3～5)mm量块斜块式测微仪检定器、小角度检查仪、杠杆斜块式测微仪检定器、秒表、计时器等器具，且各部分的相互作用是以目力观察和手动试验的方法实现的。因此现有的检定方法仅能对系统当前的、短暂的工作情况进行检定，无法对系统长期工作稳定性的情况进行评估。同时由于检定用器具规格较大且为机械结构的测量器具，因此若想实现对系统的温度变化稳定性的评估，该检定规程并不适用。

基于以上背景，对于电容式非接触位移测量系统，现有的检定规程已不能满足当前环境对系统的使用要求，需要新的评估装置及方法实现对电容式非接触位移测量系统的长期工作稳定性和温度变化稳定性的评估。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种评估电容式非接触位移测量系统稳定性的装置及方法，该装置及方法可以稳定、准确、简便的对电容式非接触位移测量系统进行长期工作稳定性和环境温度变化稳定性进行评估，可有效提高现阶段对电容式非接触位移测量系统性能评估的准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种评估电容式非接触位移测量系统稳定性的装置，包括评估装置，所述评估装置用于等效于电容式位移传感器探头与待测面间隙恒定不变时的状态，所述评估装置由标准电容和三同轴电缆相互连接构成，其中所述三同轴电缆包括外屏蔽层、内屏蔽层和芯极，标准电容的两端分别与所述三同轴电缆一端的外屏蔽层和芯极连接，三同轴电缆的另一端通过连接公头、连接母头和三同轴延伸电缆最终与电容式非接触位移测量系统连接。

一种评估电容式非接触位移测量系统稳定性的方法，基于上述评估电容式非接触位移测量系统稳定性的装置，记电容式非接触位移测量系统的满量程为f_s，标准电容C对应的间隙值为d，包括以下步骤：

(1)评估电容式非接触位移测量系统的长期工作稳定性；电容式非接触位移测量系统开启后显示标准电容C对应的间隙值初始示数为d₁，经过时间t后的示数为d₂，则单位时间内的漂移为：