一、差动电容式传感器在智能电子水平仪中的应用（论文文献综述）
王少鑫[1]（2020）在《空间惯性传感器敏感结构构建及地面评价方法研究》文中研究指明为了紧跟国际前沿科学研究步伐,中国科学院于2016年提出了中国自己的空间引力波探测计划-太极计划,该计划分三个阶段逐步进行,第一阶段任务是发射一颗实验卫星,主要针对惯性传感、激光干涉测量、无拖曳控制等关键技术进行在轨验证,而开展惯性传感技术验证的核心器件就是空间惯性传感器。空间惯性传感器是以牛顿第二定律为基础,对在非保守力作用下航天器产生的加速度或测试质量与航天器的相对位移进行测量的一种精密装置。本文研究内容依托于中国科学院空间太极计划第一阶段实验卫星“太极一号”任务,目的是研制一套具备搭载条件的空间惯性传感器敏感结构工程化样机,同时开展针对惯性传感器性能的地面评价方法研究,设计搭建地面测试系统对其进行相应测试评价。首先,以“太极一号”惯性传感器的功能和组成为基础,设计采用变间距式的差分电容传感器来获取测试质量的位置和姿态信息。结合差分式平行平板电容器结构形式,对测试质量在静电力作用下的静力学和动力学模型进行描述,得到惯性传感器加速度测量的基本原理和闭环反馈控制的必要性,以及多自由度反馈电压和单自由度反馈电压之间的相互关系。并在此基础上对多自由度运动状态下的惯性传感器电极划分方以及电压配置方式进行设计。其次,从系统技术指标需求角度出发,以多自由电极划分方式为基础,结合地面测试及在轨工作条件,对关键参数进行了详细分析,构建了惯性传感器敏感结构。并在航天器运行轨道环境条件上,根据加速度测量基本方程展开针对敏感结构电极正交性、面积不对称性等主要影响因素的定量分析和深入研究。得出二者对于偏值和加速度噪声的贡献大小,从而明确了其对于系统量程以及加速度分辨率的影响程度。以此为基础得到敏感结构相应关键参数的制造水平需求,作为后续研制实施的约束条件。再次,在敏感结构详细设计的基础上,对其成型及装配工艺流程进行了全面探索,研制出耦合误差角优于5×10-5rad的敏感结构样机。并针对由脆性材料构成的电极笼结构件在装配与入轨过程中可能存在的单点失效风险问题,运用有限元分析与实验验证相结合的方式对其进行了具体研究。运用仿真手段分析了不同预紧力矩作用下电极板的应力情况,并在此基础上根据运载条件开展一系列基于测试件和工程样件的验证实验。综合分析对比了不同条件下结构件的相对位置变化及破坏情况,得到在0.6N·m装配力矩和0.5N·m连接力矩条件下,敏感结构能够在10g振动以及700g冲击的力学条件下具有足够可靠性和稳定性,具备安全入轨能力。最后,以惯性传感器地面性能测试评价为目的,提出了一种基于悬丝扭秤系统的标度因数标定方法,该方法利用本地重力加速度作为稳定输入条件,直接运用外部调整机构来实现标定,有效降低系统复杂程度。简化敏感结构形式并设计以空间二维柔性结构和二级倾斜调整结构为基础的多自由度的精密调整机构,构建悬丝扭秤系统。开展针对惯性传感器非敏感轴闭环控制能力验证、标度因数和量程标定等相关实验研究。验证了该系统对外界激励的快速响应以及测试质量的稳定控制的能力,同时采用所提出的标定方法进行标定所得标度因数线性度误差优于1%。在此基础上,详细分析了当前条件下测试质量噪声水平,利用该系统进行非敏感轴加速度噪声测量实验,结果表明该轴向加速度测量分辨率达到9.5×10-7m/s2/Hz1/2水平,并结合实验参数对惯性传感器在轨性能进行评估,得出非敏感轴的测量分辨率预期能够达到3.98×10-9m/s2/Hz1/2,满足“太极一号”系统需求。
费磊[2]（2019）在《高精度数字电子水平仪的软件设计》文中进行了进一步梳理本文研究的高精度数字电子水平仪采用AD7705的数字滤波器,对外界因素对测量结果的干扰进行了研究。在软件设计过程中,对数字滤波量程转换、自动调零、显示转换等进行了研究。
李影[3]（2019）在《光电水平仪设计与平面度误差测量方法的研究》文中研究说明水平仪是一种常用微小角度测量的精密仪器,广泛应用于水平角测量、导轨直线度与平行度检测、零部件平面度测量及精密机床、坐标测量机等设备的安装和调试。随着自动化和电子测量技术的发展,水平仪从传统低精度的气泡式发展到目前高精度、高分辨率的电子式水平仪,为制造领域角度量高精密测量提供了更可靠的方法。但是目前使用的绝大多数水平仪只能测量一维角度,难以实现水平面内俯仰角和滚动角的同时测量。本文基于光的折射、反射原理,并结合自准直原理成功设计并搭建出一种光路结构简单的二维测角光电水平仪,具有高精度、低成本、体积小等特点。该水平仪利用偏振分光镜和直角反射镜,将内部测量光束偏转90°,使得光强损失最小;针对光路中各光学元件设计了可靠的工装夹具;同时,为实现测量光路的精确快速调节,设计了角度锁定性能好、调整分辨率高的柔性铰链式二维角度调整模块;采用一体式框型外壳结构有效减小水平仪的结构变形;此外,基于LabVIEW图形化编程软件采用巴特沃斯滤波算法有效去除干扰噪声信号提升系统信噪比,极大提高了水平仪的测量稳定性。针对搭建好的二维测角光电水平仪,进行了相关测量性能评估实验,包括:水平仪标定实验、稳定性实验和测量重复性实验。实验结果表明:在±100″量程内光电水平仪X方向的标定残差为±0.6″,Y方向的标定残差为±0.5″;X方向漂移量为0.5″/h,Y方向漂移量为0.3″/h;测量重复性在0.4″以内。最后,将所设计的二维测角光电水平仪应用于平面度误差的测量,并提出了一种新的平面度误差测量方法。通过与国标中使用一维测角水平仪测量平面度误差方法的对比可得出:使用二维测角光电水平仪法测量平面度误差可大量减小测量次数,提高测量效率,该优势在中、大型平面的平面度误差测量中更加显着。
楼森[4]（2018）在《电容式位移传感器测量系统的研究》文中研究表明位移测量作为工程测量领域中至关重要的研究课题,从古至今诞生了多种应对不同情况使用的测量器具。自近代以来,精密位移测量作为位移测量研究的一项分支,随着科学技术以及生产制造水平的提升得到了各国研究机构和设备生产公司的深度探究和密切关注。其中电容式传感器作为一种常用的微位移测量工具,凭借结构简单、精度高、灵敏度高和良好的动态性能等特点,在工业生产、航空航天和汽车制造等行业具有相当广泛的应用。但是电容式传感器在位移测量上也存在许多缺陷,如输出信号较小,容易受温度和寄生电容等因素的影响。智能传感器技术作为一种在传统传感器基础上进行信息处理的新兴技术,通过传感器与微机之间有效结合的方法,实现高精度的信息采集和多功能的信息处理。本文对电容式位移传感器测量系统进行研究分析,并搭建电容式位移传感器测量系统,利用智能传感器技术进行传感器优化,主要完成了以下研究内容:（1）电容传感器的原理研究,对变介质型、变面积型、变极距型进行分析比较,并考虑到实际应用,因此本课题选用了差动式变面积型电容式传感器测量位移。（2）环境因素以及各类附加电容导致电容式位移传感器产生误差,从选材上进行分析,选用温度系数低的铜以及镍铬合金;外部装置进行封装,减小湿度和电磁干扰的影响;提高了极板间初始电容量,减少边缘效应;并采用驱动屏蔽电缆技术减小寄生电容产生的误差。（3）为了进一步减少温度因素对电容式位移传感器的影响,必须对该传感器进行温度补偿,进行温度标定实验,并通过数据融合技术,对不同算法进行比较完成传感器的温度补偿,得到补偿后的位移与传感器输出电压的函数关系式,从该函数关系可知,降低了温度对传感器的影响。算法使用了多元回归方程法、传统BP神经网络和基于贝叶斯正则化L-M算法BP神经网络。其中基于贝叶斯正则化L-M算法BP神经网络的效果最佳,成功将温度灵敏度系数从3.811×10-2/?C优化到1.703×10-3/?C,温度附加误差从77.5%下降到6.81%。（4）以STM32单片机为核心,将函数关系式保存在单片机内,建立电容式位移传感器与单片机结合的智能传感器系统,功能是采集电容式位移传感器和温度传感器的信号,经过数据处理,将数据传输到LCD液晶显示屏显示,并具有无线传输功能。内部包含了直流稳压电源、信号采集模块、CAV414信号调理模块、报警模块、LCD1602显示模块、按键模块、nRF24L01无线传输模块和RS232串口通信模块。在硬件电路基础上,应用IAR EWARM,设计对应的软件程序,保证系统正常运行。最后通过具体调试,本测量系统能够有效完成电容式位移传感器测量系统的优化,并有一定距离的无线传输能力,运行稳定,在短距离位移的测量中有一定的应用价值。
王洪远[5]（2018）在《液体表面反射式二维光电水平倾角测量系统》文中指出角度是精密制造、仪器仪表、天文研究、水利工程、导弹卫星发射以及军事瞄准等领域中的重要参数之一。近年来,随着精密制造技术的迅猛发展,各个行业对角度测量的精度、范围、稳定性等不断提出新的要求。本文针对高精度、大范围水平倾角测量的应用需求,主要设计并研制了一种基于液体表面反射式的二维光电水平倾角测量系统,完成了系统软、硬件设计,并对所设计系统进行了标定、对比、重复性实验以及误差分析。论文主要研究内容如下:1、叙述了课题实施背景及研究意义,详细分析了目前国内外角度测量技术的发展现状以及未来发展趋势,并着重对各种不同水平倾角测量原理及方法进行讨论,在此基础上提出了本课题测量方案。2、阐述了系统总体测量方案及系统各部分测量原理,对系统准直方案进行了讨论,介绍了作为系统角度变化媒介的液体的选取以及系统各部分光学元件的选型及安装,并对系统整体机械结构进行了设计。3、确定了硬件整体设计方案,对系统可采用的接收传感器,包括CCD、QPD以及PSD特点进行了分析,确定使用PSD作为系统光电转换传感器,并对PSD原理、结构、参数进行深入分析,选取合适PSD进行系统设计,并给出PSD选取时应遵循的几条准则。在电路设计方面,主要分析了多路开关法以及直接转换法,在直接转换法中对普通跨阻放大电路和T型网络跨阻放大电路S/N进行讨论,对跨阻放大电路的实际输出模型进行分析,根据运放参数结合电路实际模型选取合适运放,实现微弱电流信号处理,并对电路稳定性进行了分析。4、研制了二维光电水平倾角测量系统。对所研制测量系统进行了标定、对比以及系统重复性测试实验,对实验数据进行分析,对系统S/N、量程、误差、线性度等参数进行了测试。实验结果表明,仪器在±10mm/m测量范围内,信噪比达73.97dB,线性度优于0.25%,绝对误差不超过±0.05mm/m。5、对系统各部分误差源进行了详细讨论,对系统液面处折射光以及PBS分光时所导致背景光进行了分析,通过建立数学模型对其进行仿真并给出误差消除方案;对PSD非线性误差进行讨论,并根据PSD实际模型以及电路噪声等效模型对PSD测量误差进行计算。最后对本课题进行总结,并提出后续工作改进意见。
刘玲[6]（2017）在《二维水准器的图像检测与水平仪开发》文中研究说明水平仪是一种至关重要的用于水平度测量的仪器。气泡式水平仪具备直观性和高可靠性,是所有水平度测量仪器中最经典的,应用也是最广泛的。随着国家对科技的重视,社会各方面都在不断进步,对检测技术的精细度和自动化程度都有所提高。为了将传统水平仪的检测方法应用于现代技术,需要提升测量的自动化程度和数据的精度,为此本文设计了一种基于图像检测的二维水平仪。以图像处理代替人工读数实现读数的精确度,以电机驱动平台回转实现校准的自动化,并利用移动终端显示检测数据,避免了测量过程中操作人员可能存在的危险,也便于水平仪检测不可达的场合。论文首先分析了水平仪和图像传感器的发展现状,阐明了设计的意义。接着提出总体方案设计,给出整体机械结构图,并对二维水平仪硬件的重要模块进行介绍,说明了每个模块的选型以及原理。其次,基于嵌入式Linux操作系统,进行了相关的配置以及移植工作。同时,对该水平仪设计了图像传感器、Wi-Fi通信、LED照明以及电机回转等各模块的软件。图像检测是获取数据的关键。在整个图像处理过程中,先是转换了图像格式,然后进行灰度转换和阈值分割预处理,再应用Hough变换检测气泡圆心和半径。最后,基于Android手机客户端开发了水平仪应用程序,利用Wi-Fi技术将测量的数据传送到Android手机客户端,实现了二维水平仪的基本功能,对整个二维水平仪进行了组装和调试。该水平仪的优点众多,比如自动化程度高、读数精准以及方便携带,在实际应用中具有重大意义。
漆彦清[7]（2016）在《基于ARM的自平衡水平仪的设计与实现》文中研究表明水平仪,常用于机械加工以及施工建设等领域,是一种很普遍的平面测量工具。目前常用的水平仪主要有两种,气泡式及电子式。气泡式水平仪比较成熟,但其只能通过人眼观测水准器中的气泡是否居中来判断水平,误差较大,且不能显示倾斜角;电子式水平仪是近年来出现的以单片机为基础的数字化仪器,测量精度高但只能显示出倾角值,并不能为使用者校准为一个水平面。针对以上不足,本文设计并实现了一款基于ARM的自平衡水平仪,其在传统气泡水平仪和激光水平仪的功能基础上,利用单轴倾角传感器SCA60C和步进电机,实现大角度范围的仪器自校平和高精度的角度自调等功能。测量结束后结果会实时显示在手机中。当水平仪的安置面不平整时,它可以做到自校平,并且可供用户输入自定义的角度,配合激光LED,在被测平面上给出水平基准线。为了实现更好的用户体验,本水平仪在操作过程中,全程配有语音提示。整个系统智能、便携、经济,能够充分满足用户的需求。经过测试,本水平仪目标功能基本实现,系统测量精度高,运行稳定,效果良好。
马帅[8]（2015）在《两轴跟瞄装置的轴系精度分析与误差参数辨识》文中研究表明精度是精密仪器和精密设备最重要的性能指标之一,是评价一种仪器好坏的标准。本文以两轴光电跟瞄装置系统为研究对象,基于系统跟踪瞄准的精确性,重点分析研究造成瞄准误差的轴晃动以及两轴不垂直度等因素。希望可以找到一种方法,能够准确的将上述产生误差的因素同时辨识出来。目前,在大多数的文献中,描述解决上述问题的方法都是以独立原则为基础进行研究的。这种方法一次只考虑一个影响因子进行辨识,辨识出来后再换另外一个。这种方法,所建模型几何关系复杂,还不能综合反应出各个影响因子之间的相互作用,存在着不足之处。为能同时分析上述因素对两轴跟瞄装置指向精度造成的影响,辨识误差来源。本文提出了一种新的思路,以相关性原则为基础,利用四元数转动的方法,将轴间晃动想象为绕理想定轴转动。先绕一个轴旋转一个角度,然后再绕其它轴旋转另一个角度,这样就能同时将各个影响因素都考虑进去且利用四元数知识可以避免复杂的几何关系运算。如果所建模型正确的话,就可以利用该模型结合在文中设计的实验装置,对各种两轴机械装置测量,同时辨识出影响轴系精度的轴晃动以及两轴不垂直度等因素。这在控制精度已不易提高的情况下,对进一步提高机械装置的精度非常有意义。按照上述思路,利用四元数绕定轴转动的知识,在文中建立了一种可以辨识轴晃动以及两轴不垂直度所造成误差的数学模型。并且,在利用电子水平仪可以测量相对水平面微小偏角的基础上,设计了一套对所建模型进行验证的实验性系统装置。最后,用设计的装置对所建模型进行了仿真分析,验证了所建模型的正确性。本论文主要完成的工作是:论述利用四元数方法建立数学模型的思路及方法,对实验检测装置系统进行设计以及对测量仿真结果进行分析。
史轶群[9]（2015）在《基于MSP430的低功耗高精度便携式电子水平仪》文中研究指明直线度和平面度作为形位公差中的基本表征参数,也是表示零件形状的几何要素。其中直线度测量具有举足轻重的地位,它是几何量计量领域中的一个最基本的内容,它更是平面度、平行度等几何量测量的基础。水平仪作为一种测量小角度的常用量具,经常用于工业中测量某平面倾斜角度的场合。传统水平仪只能用于普通精度测量,具有耗能高、精度低、体积大等缺陷,不能满足现代工业的各种精密测量要求。电子水平仪具有测量精度高、使用简便易行等特点,在直线度测量领域得到广泛应用。本文分析了高精度低功耗电子水平仪课题研究的目的及意义,简要介绍了国内外水平度测量技术的研究现状,并简要分析了现有特殊水平仪、光电水平仪的优缺点。并提出了高精度低功耗便携式水平仪的设计。本文首先分析差动电容式电子水平仪的工作原理,根据原理对电子水平仪的硬件和机械结构进行总体设计。其次硬件部分的角度检测传感器、AD976模数转换器、MSP430F149单片机等芯片保证了电子水平仪高精度低功耗功能的实现。另外基于人机交互理论的程序界面设计能够满足用户使用要求。采用滑动组合滤波法和分段插值非线性补偿程序设计提高了电子水平仪的分辨力与稳定性。MSP430的工作模式3（LPM3）保证系统的低功耗又简便易行。本文最后对电子水平仪各种性能参数进行测试,经误差分析和实验,证明该电子水平仪满足预先设计的指标,能够实现高精度低功耗的功能。
王勋爵[10]（2015）在《基于图像检测的自校准水平仪设计与实现》文中认为水平检测技术在工业生产中有重要的应用价值。随着检测技术的不断进步,对水平检测装置的自动化、智能化程度提出了更高的要求。为了提高现有水平仪在读数和校零等操作中的自动化程度,本文提出一种基于图像检测的新型水平仪。以传统气泡式水准器作为敏感元件,利用高性能嵌入式计算机系统进行图像检测,捕捉气泡位置进而得出读数；同时,在设计上增加了电机驱动的回转平台,使水平仪具备自动校准能力。以像素作为基本单位进行测量,弥补了人眼读数主观性较高的不足,提高了气泡式水准器的分辨率。采用移动终端读取水平信号,使新型水平仪适用于操作人员不可达的检测场合。本文的主要工作如下：1. 概述了水平检测技术的发展历史和水平测量仪器的测量原理,分析了现有水平检测技术的基本应用和它们的优缺点。在此基础上,研究并给出了一种基于图像检测的新型水平仪,对系统进行了总体设计和模块功能划分。2. 参照传统气泡式水平仪的基本设计,提出了新型水平仪的机械结构,将其按功能分为上下两个不同的舱室。3. 针对系统的应用要求进行了嵌入式系统硬件设计,对相关元器件根据性能、功耗、经济性等指标进行了选型并设计制作了PCB电路板。4. 基于Linux操作系统,设计了新型水平仪所需硬件的驱动程序,包括电机控制驱动和照明装置驱动,研究分析了Linux下的摄像头驱动程序,在此基础上开发了应用程序,实现了图像检测算法、电机和照明控制、蓝牙通信。5. 选用Android设备作为数据接收端,研究了Android平台应用开发方法和蓝牙通信相关的API,设计并实现了新型水平仪系统Android客户端。
二、差动电容式传感器在智能电子水平仪中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、差动电容式传感器在智能电子水平仪中的应用（论文提纲范文）
（1）空间惯性传感器敏感结构构建及地面评价方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 引力波 |
| 1.1.2 激光干涉测量 |
| 1.1.3 地面引力波探测 |
| 1.1.4 空间引力波探测 |
| 1.1.5 太极计划和“太极一号” |
| 1.2 空间惯性传感器及地面评价方法概述 |
| 1.2.1 空间惯性传感器分类 |
| 1.2.2 空间惯性传感器地面评价方法 |
| 1.3 国内外惯性传感器研究现状 |
| 1.3.1 国外惯性传感器研究现状 |
| 1.3.2 国内惯性传感器研究现状 |
| 1.4 本文研究的意义及主要内容 |
| 第2章 空间惯性传感器基本测量原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 惯性传感器的功能和组成 |
| 2.3 测试质量位置姿态检测原理 |
| 2.3.1 电容位移传感器 |
| 2.3.2 差分式电容位移传感器 |
| 2.3.3 测试质量位置检测 |
| 2.3.4 测试质量姿态检测 |
| 2.3.5 测试质量综合位置姿态检测 |
| 2.4 惯性传感器力学模型 |
| 2.4.1 平动运动力学模型 |
| 2.4.2 转动运动力学模型 |
| 2.4.3 综合力学模型及解耦方式 |
| 2.5 电极划分和电压加载配置方式 |
| 2.5.1 电极划分 |
| 2.5.2 电压配置 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 敏感结构构建及其对系统性能影响分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 惯性传感器在轨工作模式和设计指标 |
| 3.2.1 系统在轨工作原理及工作模式 |
| 3.2.2 系统级设计指标 |
| 3.3 敏感结构设计 |
| 3.3.1 测试质量结构设计 |
| 3.3.2 电极笼结构设计 |
| 3.3.3 加速度测量基本方程 |
| 3.4 敏感结构引起的偏值及二次项误差 |
| 3.4.1 电极正交性引入的偏值 |
| 3.4.2 电极面积不对称性引入的偏值 |
| 3.4.3 敏感结构引起偏值分析 |
| 3.4.4 二次项误差 |
| 3.5 敏感结构引起的加速度噪声 |
| 3.5.1 惯性传感器系统噪声 |
| 3.5.2 电极正交性误差引起的加速度噪声 |
| 3.5.3 电极面积不对称性引起的加速度噪声 |
| 3.5.4 敏感结构引起加速度噪声分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 敏感结构成型及失效风险研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 敏感结构成型及装配工艺 |
| 4.2.1 测试质量和电极成型 |
| 4.2.2 敏感结构附件设计 |
| 4.2.3 误差检测及装配工艺 |
| 4.3 敏感结构装配预紧及入轨风险研究 |
| 4.3.1 电极笼装配预紧风险分析 |
| 4.3.2 预紧力矩比对力学实验 |
| 4.3.3 工程样机冲击实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 惯性传感器性能地面评价方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 惯性传感器地面评价内容和方法 |
| 5.2.1 标度因数与量程的标定原理及方法 |
| 5.2.2 噪声功率谱密度分析方法 |
| 5.3 悬丝扭秤地面评价系统设计 |
| 5.3.1 单轴敏感结构设计 |
| 5.3.2 测控单元设计 |
| 5.3.3 悬丝扭秤系统设计 |
| 5.4 惯性传感器非敏感轴性能测试和噪声水平评价 |
| 5.4.1 测试环境条件 |
| 5.4.2 敏感结构装配及电容检测 |
| 5.4.3 闭环控制能力验证 |
| 5.4.4 标度因数和量程标定 |
| 5.4.5 加速度噪声分析及测试评价 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 论文主要工作和创新点 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）高精度数字电子水平仪的软件设计（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 高精度电子水平仪的数字滤波 |
| 3 量程转换 |
| 3.1 量程转换设置 |
| 3.2 量程转换方法 |
| 4 软件调零 |
| 5 显示转换 |
| 6 结束语 |
（3）光电水平仪设计与平面度误差测量方法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 水平仪研究现状 |
| 1.3 平面度误差测量方法研究现状 |
| 1.3.1 平面度误差测量方法的分类 |
| 1.3.2 平面度误差测量方法研究现状 |
| 1.4 课题研究内容与章节安排 |
| 2 光电水平仪测量原理 |
| 2.1 光电水平仪角度测量原理 |
| 2.2 四象限光电探测器 |
| 2.2.1 四象限的基本构成 |
| 2.2.2 光斑位置与四象限输出电压关系 |
| 2.3 自准直仪光学原理 |
| 2.4 光电水平仪的光路设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 光电水平仪系统设计 |
| 3.1 光电水平仪结构设计 |
| 3.1.1 光学元件工装夹具 |
| 3.1.2 二维角度调整模块 |
| 3.1.3 液体容器与壳体结构 |
| 3.2 光电水平仪的装配过程 |
| 3.3 装配误差分析与仿真分析 |
| 3.3.1 焦距误差 |
| 3.3.2 激光器偏移引入的误差 |
| 3.3.3 平面反射镜偏角引入的误差 |
| 3.3.4 工件热变形仿真分析 |
| 3.3.5 光电水平仪结构模态仿真分析 |
| 3.4 光电水平仪程序设计 |
| 3.4.1 数据采集程序设计 |
| 3.4.2 巴特沃斯滤波 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 光电水平仪的性能实验研究 |
| 4.1 光电水平仪标定实验 |
| 4.2 光电水平仪稳定性实验 |
| 4.3 测量重复性实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 光电水平仪测量平面度误差方法的研究 |
| 5.1 平面度误差测量原理 |
| 5.2 平台的水平检测与调整方法 |
| 5.3 水平仪法测量平面度误差 |
| 5.3.1 二维测角光电水平仪测量平面度误差的方法 |
| 5.3.2 测量方法对比分析 |
| 5.3.3 平面度误差的评定分析 |
| 5.4 平面度误差测量实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 平面度等级计算标准 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）电容式位移传感器测量系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状与发展 |
| 1.2.1 位移测量技术的研究现状与发展 |
| 1.2.2 电容式位移传感器的研究现状与发展 |
| 1.3 课题研究意义和研究内容 |
| 1.4 本课题的章节安排 |
| 第二章 电容式传感器原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电容式传感器分类及原理 |
| 2.2.1 变介质型电容式位移传感器 |
| 2.2.2 变面积型电容式位移传感器 |
| 2.2.3 变极距型电容式位移传感器 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 电容式位移传感器测量系统中的几个关键问题及其解决方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传感器材料及外部装置 |
| 3.3 边缘效应 |
| 3.4 寄生电容与分布电容 |
| 3.5 温度补偿 |
| 3.5.1 温度标定实验及实验数据分析 |
| 3.5.2 多元回归法的温度补偿 |
| 3.5.3 传统BP神经网络的温度补偿 |
| 3.5.4 基于贝叶斯正则化的L-M算法的BP神经网络的温度补偿 |
| 3.5.5 研究结果对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 电容式位移传感器测量系统的设计方案 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统硬件设计方案 |
| 4.3 电源模块设计 |
| 4.4 单片机芯片的选型 |
| 4.5 电容式位移传感器信号调理电路设计 |
| 4.5.1 CAV414芯片的结构与功能 |
| 4.5.2 CAV414工作原理 |
| 4.5.3 调理电路设计 |
| 4.6 温度传感器信号采集电路设计 |
| 4.6.1 DS18B20的结构原理 |
| 4.6.2 基于DS18B20的温度采集电路 |
| 4.7 nRF24L01无线传输模块设计 |
| 4.7.1 nRF24L01的结构原理 |
| 4.7.2 nRF24L01的无线通信电路 |
| 4.8 LCD显示模块设计 |
| 4.9 单片机相关电路设计 |
| 4.9.1 报警电路设计 |
| 4.9.2 按键电路设计 |
| 4.9.3 串口通信模块设计 |
| 4.9.4 时钟电路设计 |
| 4.9.5 复位电路设计 |
| 4.10 电路抗干扰设计 |
| 4.11 IAR开发环境介绍 |
| 4.12 主要应用软件程序设计 |
| 4.12.1 主程序模块 |
| 4.12.2 数据采集模块 |
| 4.12.3 数据处理模块 |
| 4.12.4 无线传输模块 |
| 4.12.5 LCD显示模块 |
| 4.13 本章小结 |
| 第五章 电容式位移传感器测量系统调试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 硬件调试 |
| 5.3 软件调试 |
| 5.4 整体调试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）液体表面反射式二维光电水平倾角测量系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状及未来发展趋势 |
| 1.2.1 角度测量方法概述 |
| 1.2.2 水平倾角检测原理及国内外研究现状 |
| 1.2.3 水平倾角测量仪未来发展趋势 |
| 1.3 本文主要研究内容及章节安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 二维光电水平倾角测量系统总体设计 |
| 2.1 总体方案设计 |
| 2.2 系统测量原理 |
| 2.3 准直方案分析 |
| 2.3.1 单透镜准直方案 |
| 2.3.2 双透镜准直方案 |
| 2.4 液体及光学元件选型 |
| 2.4.1 液体的选取 |
| 2.4.2 转向棱镜的选取与安装 |
| 2.4.3 PBS的选取 |
| 2.4.4 波片的选取与安装 |
| 2.4.5 透镜的选取与安装 |
| 2.5 系统机械结构 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 二维光电水平倾角测量系统软、硬件设计 |
| 3.1 硬件整体设计 |
| 3.2 接收传感器选型分析 |
| 3.2.1 接收传感器种类分析 |
| 3.2.2 二维PSD结构分析 |
| 3.2.3 二维PSD选型 |
| 3.3 电路方案选择分析 |
| 3.3.1 多路开关法 |
| 3.3.2 直接转换法 |
| 3.4 信号调理电路 |
| 3.4.1 电路模型分析 |
| 3.4.2 电路稳定性分析 |
| 3.5 A/D转换模块 |
| 3.6 系统电路 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 系统实验及误差分析 |
| 4.1 系统实验 |
| 4.1.1 系统标定实验 |
| 4.1.2 系统对比实验 |
| 4.1.3 系统重复性实验 |
| 4.2 误差分析 |
| 4.2.1 误差来源 |
| 4.2.2 误差数值分析 |
| 4.3 实验结论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文及科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）二维水准器的图像检测与水平仪开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 水平仪现状 |
| 1.1.2 图像传感器的发展现状 |
| 1.2 课题研究意义 |
| 1.3 论文研究内容及方法 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 二维图像式水平仪的总体方案及硬件设计 |
| 2.1 总体方案设计 |
| 2.1.1 总体方案 |
| 2.1.2 设计装置结构 |
| 2.2 系统子模块 |
| 2.2.1 水准器模块 |
| 2.2.2 核心控制单元 |
| 2.2.3 图像传感器 |
| 2.2.4 Wi-Fi通信模块 |
| 2.2.5 LED照明模块 |
| 2.2.6 直流电机模块 |
| 2.2.7 其他组件 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 二维图像式水平仪的软件设计 |
| 3.1 Linux开发环境构建 |
| 3.2 Linux系统的裁剪与移植 |
| 3.2.1 Bootloader移植 |
| 3.2.2 内核的裁剪和移植 |
| 3.2.3 根文件系统移植 |
| 3.3 外部设备程序设计 |
| 3.3.1 图像传感器程序设计 |
| 3.3.2 Wi-Fi通信程序设计 |
| 3.3.3 电机回转程序设计 |
| 3.3.4 LED照明程序设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 二维图像式水平仪的图像处理与检测 |
| 4.1 二维水平仪图像检测方案 |
| 4.2 图像格式转换 |
| 4.3 图像预处理 |
| 4.3.1 灰度转换 |
| 4.3.2 阈值分割 |
| 4.4 图像检测 |
| 4.4.1 检测方法 |
| 4.4.2 圆的Hough变换 |
| 4.5 数据处理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 二维图像式水平仪的客户端软件设计 |
| 5.1 Android平台 |
| 5.1.1 系统架构 |
| 5.1.2 开发环境搭建 |
| 5.2 Android应用开发 |
| 5.2.1 基本组件 |
| 5.2.2 UI设计 |
| 5.3 Android网络通信 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 二维图像式水平仪安装与调试 |
| 6.1 二维图像式水平仪结构组装 |
| 6.2 Android手机客户端软件调试 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 问题与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（7）基于ARM的自平衡水平仪的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 1.4 相关技术背景介绍 |
| 1.4.1 水平仪 |
| 1.4.2 倾角传感器 |
| 1.4.3 蓝牙传输 |
| 1.4.4 嵌入式系统 |
| 1.5 本文的组织架构 |
| 2 系统总体架构 |
| 2.1 功能需求 |
| 2.2 系统总体架构 |
| 3 系统硬件设计 |
| 3.1 机械结构设计 |
| 3.1.1 联动杆式 |
| 3.1.2 拉线式 |
| 3.2 控制电路设计 |
| 3.2.1 处理器模块 |
| 3.2.2 数据采集模块 |
| 3.2.3 数据通信模块 |
| 3.2.4 其他功能模块 |
| 4 系统软件设计 |
| 4.1 手机端软件设计 |
| 4.1.1 总体架构 |
| 4.1.2 系统主界面设计 |
| 4.1.3 系统主要模块设计 |
| 4.2 单片机端软件设计 |
| 4.2.1 数据采集与控制 |
| 4.2.2 语音和激光驱动 |
| 4.3 通信协议 |
| 5 系统标定与误差处理 |
| 5.1 系统误差来源 |
| 5.2 系统标定算法与误差处理 |
| 6 系统测试 |
| 6.1 系统功能测试 |
| 6.1.1 蓝牙连接功能 |
| 6.1.2 校平功能 |
| 6.1.3 激光移动功能 |
| 6.2 角度自调测试 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）两轴跟瞄装置的轴系精度分析与误差参数辨识（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 跟踪瞄准装置简介及国内外发展状况 |
| 1.2.1 跟踪瞄准装置简介 |
| 1.2.2 国内外发展状况 |
| 1.3 本文主要研究内容及意义 |
| 第二章 轴系精度的测量原理及模型建立 |
| 2.1 电子水平仪用于测量轴系精度的可行性 |
| 2.1.1 电子水平仪的测量原理及摆放安装特点 |
| 2.2 轴系精度的测量目的 |
| 2.3 两轴跟瞄装置的轴系精度测量原理 |
| 2.4 测量系统的建模方法与误差辨识数据处理 |
| 2.4.1 四元数介绍及定轴转动的四元数表达方法 |
| 2.4.2 方位俯仰型装置绕定轴转动的四元数表示方法 |
| 2.4.3 实际轴系精度的误差参数辨识方法 |
| 2.5 测量调试步骤设计 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 系统总体设计方案及元器件选型 |
| 3.1 系统设计的原则和功能及性能指标 |
| 3.2 控制系统总体设计 |
| 3.3 伺服电机的选型 |
| 3.4 电机驱动器选型 |
| 3.5 电机控制器选型 |
| 3.6 电子水平仪的选择 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 台达PLC的系统开发环境与上位机软件设计 |
| 4.1 台达PLC软件开发环境简介 |
| 4.1.1 台达PLC软件开发环境 |
| 4.1.2 台达PLC提供的常用编程梯形图及指令简介 |
| 4.1.3 台达PLC提供的相关调用函数简介 |
| 4.2 台达PLC与上位机通信 |
| 4.2.1 PLC与上位机串口通信原理 |
| 4.2.2 台达DVP系列的通讯协议 |
| 4.2.3 MODBUS的两种传输模式 |
| 4.2.4 MODBUS消息帧 |
| 4.2.5 MODBUS错误检测方法 |
| 4.3 上位机通信程序的设计 |
| 4.4 PLC串口与上位机通信的实现 |
| 4.4.1 Lab VIEW串口通信基本通信函数的介绍 |
| 4.4.2 串口通信实现的Lab VIEW程序图 |
| 4.5 伺服电机的PLC控制程序 |
| 4.6 人机交互界面与Lab VIEW主程序设计 |
| 4.7 本章小节 |
| 第五章 伺服控制系统控制模式选择及测量仿真结果分析 |
| 5.1 控制系统控制方式描述 |
| 5.2 常用控制器的简介 |
| 5.3 交流伺服系统位置控制模式的设计 |
| 5.3.1 位置操作模式的选择 |
| 5.3.2 位置环增益调整方法 |
| 5.4 系统的测量步骤及仿真结果分析 |
| 5.4.1 安装基面的水平度调整 |
| 5.4.2 俯仰零位的标定 |
| 5.4.3 测试仿真结果分析 |
| 5.5 本章小节 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 附录A |
| 附录B |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）基于MSP430的低功耗高精度便携式电子水平仪（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景目的及意义 |
| 1.2 水平度测量技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 水平仪技术国内外研究现状 |
| 1.2.2 水平度测量评定方法国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第2章 高精度低功耗电子水平仪系统研究 |
| 2.1 差动电容式电子水平仪工作原理 |
| 2.2 水平度测量方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 高精度低功耗电子水平仪硬件 |
| 3.1 高精度低功耗电子水平仪机械结构设计 |
| 3.1.1 仪器整体外观设计 |
| 3.1.2 底座 |
| 3.1.3 机壳 |
| 3.2 高精度低功耗电子水平仪电路设计 |
| 3.2.1 角度检测传感器电路设计 |
| 3.2.2 A/D转换器电路设计 |
| 3.2.3 基于MSP430单片机的主控制器电路设计 |
| 3.2.4 电源电路与串口电路设计 |
| 3.2.5 显示与按键电路设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 高精度低功耗电子水平仪软件 |
| 4.1 高精度低功耗电子水平仪总体设计 |
| 4.2 高精度低功耗电子水平仪软件界面设计 |
| 4.2.1 电子水平仪液晶界面设计 |
| 4.2.2 上位机监控程序界面设计 |
| 4.3 低功耗程序设计 |
| 4.4 数字滤波程序设计 |
| 4.4.1 常用的基于单片机的数字滤波算法分析 |
| 4.4.2 滑动组合滤波法的基本原理 |
| 4.5 分段插值非线性补偿程序设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 水平仪系统实验研究 |
| 5.1 分辨力实验 |
| 5.2 稳定性实验 |
| 5.3 重复性实验 |
| 5.4 非线性实验 |
| 5.5 低功耗测试实验 |
| 5.6 高精度低功耗电子水平仪误差分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 课题展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）基于图像检测的自校准水平仪设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 水平仪概述 |
| 1.1.2 嵌入式技术发展和现状 |
| 1.2 课题研究意义与内容 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 新型水平仪的总体设计和结构设计 |
| 2.1 水准器读数原理 |
| 2.2 图像检测原理 |
| 2.3 水平仪校准原理 |
| 2.4 新型水平仪的总体方案 |
| 2.5 机械结构设计 |
| 2.5.1 水准器舱 |
| 2.5.2 传动装置舱 |
| 2.5.3 完整机械结构 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 新型水平仪的硬件设计 |
| 3.1 水平仪的核心控制单元 |
| 3.1.1 Cortex A8架构简介 |
| 3.1.2 FET210D核心板 |
| 3.2 水准器单元 |
| 3.2.1 水准器选型 |
| 3.2.2 水准器照明装置设计 |
| 3.3 蓝牙通信模块 |
| 3.3.1 蓝牙技术概述 |
| 3.3.2 HC-06蓝牙模块 |
| 3.4 图像传感器 |
| 3.4.1 图像传感器基本原理 |
| 3.4.2 OV3640 CMOS图像传感器模块 |
| 3.4.3 图像传感器硬件接口 |
| 3.5 直流电机控制装置 |
| 3.5.1 转动方向控制 |
| 3.5.2 转动限位装置 |
| 3.6 其他组件 |
| 3.6.1 电源 |
| 3.6.2 调试串口 |
| 3.6.3 温度传感器 |
| 3.7 PCB板 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 新型水平仪的软件设计 |
| 4.1 构建嵌入式Linux软件开发环境 |
| 4.2 嵌入式Linux裁剪 |
| 4.3 水平仪驱动程序设计 |
| 4.3.1 Linux驱动程序概述 |
| 4.3.2 LED照明装置驱动设计 |
| 4.3.3 电机控制驱动程序设计 |
| 4.3.4 OV3640驱动程序分析 |
| 4.4 水平仪应用程序设计 |
| 4.4.1 应用程序框架 |
| 4.4.2 主线程 |
| 4.4.3 水平仪图像处理模块 |
| 4.4.4 数据通信模块 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 水平仪Android客户端应用软件设计 |
| 5.1 Android应用开发概述 |
| 5.1.1 Android平台简介 |
| 5.1.2 搭建Android开发环境 |
| 5.2 Android应用组件 |
| 5.3 Android UI设计 |
| 5.3.1 Android UI设计方法 |
| 5.3.2 主界面设计 |
| 5.3.3 蓝牙连接界面设计 |
| 5.4 Android应用逻辑设计 |
| 5.4.1 蓝牙工作逻辑 |
| 5.4.2 主要按键工作逻辑 |
| 5.4.3 数据的接收 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 新型水平仪系统安装与调试 |
| 6.1 水平仪机械结构安装 |
| 6.1.1 水准器和照明装置 |
| 6.1.2 摄像头的安装 |
| 6.1.3 完成组装的内部机械结构 |
| 6.2 水平仪硬件电路及安装 |
| 6.3 新型水平仪调试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结束语 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 问题与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间学术成果与所获奖项 |
四、差动电容式传感器在智能电子水平仪中的应用（论文参考文献）
- [1]空间惯性传感器敏感结构构建及地面评价方法研究[D]. 王少鑫. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(01)
- [2]高精度数字电子水平仪的软件设计[J]. 费磊. 自动化技术与应用, 2019(07)
- [3]光电水平仪设计与平面度误差测量方法的研究[D]. 李影. 大连理工大学, 2019(02)
- [4]电容式位移传感器测量系统的研究[D]. 楼森. 东华大学, 2018(06)
- [5]液体表面反射式二维光电水平倾角测量系统[D]. 王洪远. 天津大学, 2018(04)
- [6]二维水准器的图像检测与水平仪开发[D]. 刘玲. 东南大学, 2017(04)
- [7]基于ARM的自平衡水平仪的设计与实现[D]. 漆彦清. 江西农业大学, 2016(04)
- [8]两轴跟瞄装置的轴系精度分析与误差参数辨识[D]. 马帅. 西安电子科技大学, 2015(03)
- [9]基于MSP430的低功耗高精度便携式电子水平仪[D]. 史轶群. 东南大学, 2015(02)
- [10]基于图像检测的自校准水平仪设计与实现[D]. 王勋爵. 东南大学, 2015(02)