[发明专利]一种基于电容感测的直线位移测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于电容感测的直线位移测量装置，其特征在于，包括：可变电容器、电感(4)、电容(5)、电容数字检测器(6)和微处理器(7)；所述可变电容器、电感(4)和电容(5)均并联在所述电容数字检测器(6)上，且均接地；所述电容数字检测器(6)通过IIC接口与所述微处理器相连接；所述微处理器通过串口与智能终端相连接。

2.根据权利要求1所述的基于电容感测的直线位移测量装置，其特征在于，所述可变电容器，包括：第一金属薄片(1)、第二金属薄片(2)、纤维板(3)；所述第一金属薄片(1)和所述第二金属薄片(2)内侧之间设有所述纤维板(3)；所述第一金属薄片(1)和所述第二金属薄片(2)外侧分别与所述电感(4)和所述电容(5)的两端连接。

3.根据权利要求2所述的基于电容感测的直线位移测量装置，其特征在于，所述第一金属薄片(1)和所述第二金属薄片(2)均为单面覆铜板；所述纤维板(3)为玻璃纤维板，介电常数为4.5；所述纤维板(3)、第一金属薄片(1)和所述第二金属薄片(2)面积相同。

4.根据权利要求3所述的基于电容感测的直线位移测量装置，其特征在于，所述第二金属薄片(2)的位置固定，所述第一金属薄片(1)能够从最左端向右平行移动。

5.根据权利要求1所述的基于电容感测的直线位移测量装置，其特征在于，所述电容数字检测器(6)采用FDC2214电容感测传感器。

6.根据权利要求1所述的基于电容感测的直线位移测量装置，其特征在于，所述微处理器(7)采用STM32H743IIT6单片机。

7.一种基于电容感测的直线位移测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、通过电容数字检测器(6)对可变电容器进行数据监测，并采用微处理器(7)对监测的数据进行采集；

S2、对电容数字检测器(6)、IIC接口及微处理器(7)中的定时器进行初始化；

S3、采用初始化后的IIC接口读取电容数字检测器(6)每个通道数值，并通过尖峰滤波算法去除干扰，然后采用所述微处理器(7)对滤波后的监测数据进行分析处理，计算得到水平位移数据。

8.根据权利要求7所述的基于电容感测的直线位移测量方法，其特征在于，所述S1具体为：

S1.1、通过电容数字检测器(6)对振荡电路进行数据监测，并计算得到振荡电路的振荡频率变化范围；

S1.2、计算电容数字检测器(6)的参考工作频率；

S1.3、基于所述S1.1～S1.2，将所述振荡电路的振荡频率进行数值转化，得到振荡频率变化范围所对应的28位二进制数范围；

S1.4、微处理器(7)通过IIC接口对转化后的28位二进制数范围进行数据采集。

9.根据权利要求7所述的基于电容感测的直线位移测量方法，其特征在于，对所述电容数字检测器(6)进行初始化包括：设置寄存器配置、IIC接口连接关系及尖峰滤波处理。

10.根据权利要求7所述的基于电容感测的直线位移测量方法，其特征在于，所述S3还包括：

对串口、SPI接口进行初始化，将滤波后的监测数据通过初始化后的串口发送给云端进行数据分析并绘制曲线，并在显示屏上显示出来；然后根据绘制的曲线，得到测量值与直线位移距离之间的线性关系；最后根据所述线性关系，得到直线位移距离信息。