[发明专利]一种三维微小位移测量方法及系统

权利要求书

1.一种三维位移测量方法，其特征在于，包括：

获取待测位移物体的模型；在所述待测位移物体的模型上设置有三个容栅传感器组；所述模型包括第一子模型和第二子模型，所述第一子模型设置在所述第二子模型的内部；所述容栅传感器组的动栅设置在所述第一子模型的外侧壁上且静栅设置在所述第二子模型的内侧壁上或者所述容栅传感器组的动栅设置在所述第二子模型的内侧壁上且静栅设置在所述第一子模型的外侧壁上；每个所述容栅传感器组的动栅和静栅形成通道，每个通道用于检测所述动栅的极距变化和面积变化；所述面积变化为所述动栅和所述静栅的相对面积变化；

分别获取三个所述容栅传感器组的电压值；

根据所述容栅传感器组的电压值确定位移。

2.根据权利要求1所述的三维位移测量方法，其特征在于，所述根据所述容栅传感器组的电压值确定位移，具体包括：

当所述第一子模型和所述第二子模型均为半球时，根据容栅传感器组的电压值确定容栅传感器通道的电压分量，根据所述容栅传感器通道的电压分量确定位移；每个所述容栅传感器组包括一个容栅传感器；三个所述容栅传感器呈品字形排布；

当所述第一子模型和所述第二子模型均为长方体时，根据所述容栅传感器组的电压值确定位移；所述长方体的一个底面和相邻两个侧面上均设置有容栅传感器组；所述长方体的同一面上的容栅传感器组包括两个容栅传感器，两个所述容栅传感器间隔设置。

3.根据权利要求2所述的三维位移测量方法，其特征在于，所述根据所述容栅传感器通道的电压分量确定位移，具体包括：

根据容栅传感器通道的电压分量利用如下公式确定位移：

其中，u₁为半球的第一容栅传感器的电压值，u₂为半球的第二容栅传感器的电压值，u₃为半球的第三容栅传感器的电压值，G为放大系数，u₀为初始电压，I为电流值，t为时间，x为沿x方向的位移值，y为沿y方向的位移值，z为沿z方向的位移值，d₀为初始极距，l为容栅初始位置正对长度，b为容栅宽度，ε为介电常数。

4.根据权利要求3所述的三维位移测量方法，其特征在于，所述根据所述容栅传感器组的电压值确定位移之后还包括：

根据第二容栅传感器的电压值和第三容栅传感器的电压值的比值确定所述待测位移物体在y方向的位移方向；

根据容栅传感器的电压值与初始电压的比值确定所述待测位移物体在x方向的位移方向；所述容栅传感器为第一容栅传感器或第二容栅传感器或第三容栅传感器；

根据第一容栅传感器的电压值和第二容栅传感器的电压值的比值确定所述待测位移物体在z方向的位移方向。