基于测压器壳体与传感一体化技术的桥式电容测试系统研究
发布时间：2022-10-08 20:18
火炮炮膛内的气体压力随时间的变化规律对内弹道性能的评价具有重要意义，除了影响火炮内弹道的性能，还影响了火炮、弹丸、引信和装药设计等。所以，为了更好地了解火药的燃烧特性，在产品设计和测试时，要进行P-T测量。本文针对前期研究的恒流源小电容测试系统和宽频电容测试系统存在的测量系统体积大、噪声大、功耗高等问题设计了一种小体积、低功耗、低噪声、电路性能稳定的桥式电容测试系统。 本文在理论与实际相结合、仿真与实验相对比的背景下，具体做了以下工作： （1）从内弹道学的基础理论出发，结合电容传感器的特性，提出了基于电容式压力传感器的桥式电容测试系统的设计方案； （2）详细阐述了桥式电容测试系统的硬件设计，包括：信号调理模块、电源管理模块、信号放大模块、数据采集存储模块等。实现了采样频率、触发电平的可编程操作； （3）本设计巧妙地运用单片机内置的运放充当恒压源电路设计的一部分，这样不仅使测试系统的体积减小，同时恒压源也为后续电路提供了稳定的电压，采用桥式电路来设计RC充放电电路，将对称支路中相同的成分滤掉；应用智能化的仪表放大器设计思想，通过增益编程增加了仪表放大器放大倍数设置...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 电容式压力传感器的发展现状
1.2.2 电容式压力传感器测试电路研究现状
1.3 本文的主要研究内容
2 桥式电容测试系统的方案设计
2.1 电容式压力传感器的组成及工作原理
2.1.1 组成及工作原理
2.1.2 壳体的动力学仿真
2.1.3 壳体受力与电容变化
2.2 恒流源小电容测试电路和宽频电容测试电路
2.2.1 恒流源小电容测试电路
2.2.2 宽频电容测试电路
2.3 桥式电容测试系统方案
2.3.1 技术指标
2.3.2 系统组成及工作原理
2.3.3 逻辑时序
2.3.4 状态控制
2.4 本章小结
3 桥式电容测试系统电路设计
3.1 信号调理模块
3.1.1 恒压源设计
3.1.2 桥式电路设计
3.1.3 仪表放大电路的设计
3.2 SOC 模块
3.2.1 SOC 电路设计
3.2.2 采集存储控制模块
3.3 晶振模块
3.4 电源管理模块
3.5 测试系统软件设计
3.6 本章小结
4 测试数据与误差分析
4.1 实测结果
4.2 采样数据分析
4.3 误差分析
4.3.1 RC 充放电电路误差分析
4.3.2 仪表放大电路误差分析
4.3.3 采样电路误差分析
4.3.4 电路稳定性及噪声分析
4.4 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 本文的创新点
5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析单相整流电路[J]. 李新. 科技创新与应用. 2014(21)
[2]单相桥式整流电路的教学设计[J]. 严萍. 时代教育. 2012(12)
[3]化爆试验中测试系统触发同步的新方法[J]. 徐景茂,李永池,陈安敏,张向阳. 计量与测试技术. 2011(10)
[4]用于火炮膛内压力测试的电容式传感器的设计[J]. 李新娥,祖静,马铁华,徐鹏. 仪器仪表学报. 2011(03)
[5]桥式整流电路的特点[J]. 凌振峰. 科技信息. 2010(19)
[6]8路高精度计量秤仪表数据采集温漂性能的研究[J]. 杜永,张赤斌,杨细龙. 仪表技术. 2010(01)
[7]低偏移、漂移和低频噪声的仪表放大器[J]. Marián tofka. 电子设计技术. 2008(11)
[8]非接触式电容压力传感器敏感元件的设计及性能分析[J]. 尚永红,李艳秋,于红云,孙红光,苏波. 传感技术学报. 2008(02)
[9]Multisensor Data Fusion for High Quality Data Analysis and Processing in Measurement and Instrumentation[J]. W. C. Hoffmann,R. E. Lacey. Journal of Bionics Engineering. 2007(01)
[10]电容传感器信号调理的新方法[J]. 谢楠,陈汉良,陈卫民. 自动化仪表. 2005(03)
硕士论文
[1]谐振型高精度程控恒压恒流源的设计与实现[D]. 陈华贵.武汉理工大学 2013
[2]数控恒压/恒流直流电源系统的设计与开发[D]. 肖卫初.湖南大学 2012
[3]基于壳体电容的高压传感器仿真和实验技术研究[D]. 刘飞.中北大学 2012
[4]微型壳体电容式电子测压器的研究[D]. 叶娟.中北大学 2012
[5]放入式电子测压器的智能化设计及校准技术研究[D]. 王卿.中北大学 2011
[6]基于电容传感原理的电子测压器的研究[D]. 邵学涛.中北大学 2011
[7]用于模拟集成电路测试的浮地恒流恒压源的研究[D]. 徐林.电子科技大学 2010
[8]旋转构件实验台动扭矩及扭振测试技术研究[D]. 谢锐.中北大学 2009
[9]硅压阻微压传感器的设计[D]. 尤彩红.中北大学 2009
本文编号：3688363
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 电容式压力传感器的发展现状
1.2.2 电容式压力传感器测试电路研究现状
1.3 本文的主要研究内容
2 桥式电容测试系统的方案设计
2.1 电容式压力传感器的组成及工作原理
2.1.1 组成及工作原理
2.1.2 壳体的动力学仿真
2.1.3 壳体受力与电容变化
2.2 恒流源小电容测试电路和宽频电容测试电路
2.2.1 恒流源小电容测试电路
2.2.2 宽频电容测试电路
2.3 桥式电容测试系统方案
2.3.1 技术指标
2.3.2 系统组成及工作原理
2.3.3 逻辑时序
2.3.4 状态控制
2.4 本章小结
3 桥式电容测试系统电路设计
3.1 信号调理模块
3.1.1 恒压源设计
3.1.2 桥式电路设计
3.1.3 仪表放大电路的设计
3.2 SOC 模块
3.2.1 SOC 电路设计
3.2.2 采集存储控制模块
3.3 晶振模块
3.4 电源管理模块
3.5 测试系统软件设计
3.6 本章小结
4 测试数据与误差分析
4.1 实测结果
4.2 采样数据分析
4.3 误差分析
4.3.1 RC 充放电电路误差分析
4.3.2 仪表放大电路误差分析
4.3.3 采样电路误差分析
4.3.4 电路稳定性及噪声分析
4.4 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 本文的创新点
5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析单相整流电路[J]. 李新. 科技创新与应用. 2014(21)
[2]单相桥式整流电路的教学设计[J]. 严萍. 时代教育. 2012(12)
[3]化爆试验中测试系统触发同步的新方法[J]. 徐景茂,李永池,陈安敏,张向阳. 计量与测试技术. 2011(10)
[4]用于火炮膛内压力测试的电容式传感器的设计[J]. 李新娥,祖静,马铁华,徐鹏. 仪器仪表学报. 2011(03)
[5]桥式整流电路的特点[J]. 凌振峰. 科技信息. 2010(19)
[6]8路高精度计量秤仪表数据采集温漂性能的研究[J]. 杜永,张赤斌,杨细龙. 仪表技术. 2010(01)
[7]低偏移、漂移和低频噪声的仪表放大器[J]. Marián tofka. 电子设计技术. 2008(11)
[8]非接触式电容压力传感器敏感元件的设计及性能分析[J]. 尚永红,李艳秋,于红云,孙红光,苏波. 传感技术学报. 2008(02)
[9]Multisensor Data Fusion for High Quality Data Analysis and Processing in Measurement and Instrumentation[J]. W. C. Hoffmann,R. E. Lacey. Journal of Bionics Engineering. 2007(01)
[10]电容传感器信号调理的新方法[J]. 谢楠,陈汉良,陈卫民. 自动化仪表. 2005(03)
硕士论文
[1]谐振型高精度程控恒压恒流源的设计与实现[D]. 陈华贵.武汉理工大学 2013
[2]数控恒压/恒流直流电源系统的设计与开发[D]. 肖卫初.湖南大学 2012
[3]基于壳体电容的高压传感器仿真和实验技术研究[D]. 刘飞.中北大学 2012
[4]微型壳体电容式电子测压器的研究[D]. 叶娟.中北大学 2012
[5]放入式电子测压器的智能化设计及校准技术研究[D]. 王卿.中北大学 2011
[6]基于电容传感原理的电子测压器的研究[D]. 邵学涛.中北大学 2011
[7]用于模拟集成电路测试的浮地恒流恒压源的研究[D]. 徐林.电子科技大学 2010
[8]旋转构件实验台动扭矩及扭振测试技术研究[D]. 谢锐.中北大学 2009
[9]硅压阻微压传感器的设计[D]. 尤彩红.中北大学 2009
本文编号：3688363
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