一种激光调高器电容测量装置制造方法及图纸

技术编号:15704261 阅读:232 留言:0更新日期:2017-06-26 06:34
本发明专利技术实施例提供的一种激光调高器电容测量装置,采用充放电网络通过第一电阻和第二电阻对标定电容和待测电容进行周期性充电,通过第一二极管和第二二极管对标定电容和待测电容进行周期性放电,通过测量计算单元测量标定电容两端的电压和待测电容两端的电压的平均差值并根据平均差值与标定电容的电容值和待测电容的电容值的关系计算获得待测电容的电容值,因而不会受到振荡器震荡频率对测量造成的不稳定的影响,解决了现有的调频式测量电路在测量电容时由于振荡器震荡频率变化较大,容易受到外界干扰的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种激光调高器电容测量装置
本专利技术涉及激光调高器领域,尤其涉及一种激光调高器电容测量装置。
技术介绍
在激光切割加工的过程中,为了保证切割质量,激光焦点一般应位于被加工工件表面以下厚度的1/3处,但是由于诸多原因会使激光焦点位置与理想位置发生偏移,造成激光切割头与工件间的距离变化不定且难以测量的问题,因此在切割过程中需要实时监测激光器与被加工板材对象的之间的电容值,继而确定对应的激光头Z轴位置关系,并加以实时调节。请参阅图1,现有的调频式测量电路可实现电容的测量。在调频电路中,电容传感器被接在振荡器的震荡回路中,其震荡频率f会随着传感器电容Ce的改变而发生相应的变化,从而实现由电容量到频率的转换。当传感器电容Ce改变时,振荡器的震荡频率也随之改变,经鉴频器的解调,频率的变化转换为与被测信号成比例的低频电压信号,就可以测得被测量的变化。振荡回路的固有频率为:其中,C1位振荡回路固有频率,Ce为传感器标称电容,Cc为引线分布电容,L为振荡回路的谐波电感,当Ce产生变化时,振荡频率变化为:这种测量电路为频率输出,易于与数字式仪表或者计算机连接,可以较容易的获取电容值。然而这种调频式测量电路有以下缺点:1.测量电路输出电压灵敏度受电源周期、幅值的影响;2.光切割头传感器与工件间的电容为pf级,传送给控制器的信号可能会有读取误差;3.可能受到电缆电容和温度的影响,振荡器振荡频率变化较大,且电路线路复杂,输出非线性较大,不适合高精度电容测量的设计;4.测量出来的板间距离与电容值的关系有偏差。因此,现有的调频式测量电路在测量电容时由于振荡器震荡频率变化较大,容易受到外界干扰是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种激光调高器电容测量装置,用于解决现有的调频式测量电路在测量电容时由于振荡器震荡频率变化较大,容易受到外界干扰的技术问题。本专利技术实施例提供的一种激光调高器电容测量装置,包括:电容检测模块,所述电容检测模块包括信号激励源和充放电网络;所述信号激励源连接所述充放电网络,用于提供脉冲方波信号至所述充放电网络;所述充放电网络包括:第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、待测电容、标定电容、测量计算单元;所述第一二极管的正极连接所述信号激励源,所述第一二极管的负极连接所述第一电容的一端,所述第一电容的另一端接地;所述第一电阻与所述第一二极管并联,所述标定电容与所述第一电容并联;所述第二二极管的正极连接所述信号激励源,所述第二二极管的负极连接所述第二电容的一端,所述第二电容的另一端接地;所述第二电阻与所述第二二极管并联,所述待测电容与所述第二电容并联;所述测量计算单元连接所述第一电容的一端和所述第二电容的一端;其中,所述充放电网络通过所述第一电阻和所述第二电阻对所述标定电容和所述待测电容进行周期性充电,通过所述第一二极管和所述第二二极管对所述标定电容和所述待测电容进行周期性放电,通过所述测量计算单元测量所述标定电容两端的电压和所述待测电容两端的电压的平均差值并根据所述平均差值与所述标定电容的电容值和所述待测电容的电容值的关系计算获得所述待测电容的电容值。优选地,所述平均差值与所述标定电容的电容值和所述待测电容的电容值的关系具体可用第一公式表示为:其中,ΔU为所述平均差值,Vcx为待测电容两端的电压,Vref为标定电容两端的电压,Ugen为信号激励源输出的脉冲方波信号的电压幅值,R和C为充放电网络等效的电阻和电容,T为充放电网络的充放电周期,Cx为待测电容的电容值,Cref为标定电容的电容值。优选地,本专利技术实施例还包括电源电压模块;所述电源电压模块连接所述信号激励源,用于将220v的交流电压,经电压转换得到所述信号激励源所需的稳定±15v或±5v稳幅电压并输送至所述信号激励源。优选地,本专利技术实施例还包括信号放大模块;所述信号放大模块连接所述充放电网路,用于将所述充放电网络输出的所述标定电容两端的电压和所述待测电容两端的电压的平均差值进行滤波放大。优选地,所述信号放大模块包括:低通滤波器;所述低通滤波器具体为二阶巴特沃思有源低通滤波器,所述低通滤波器连接所述电容检测模块,用于将所述电容检测模块输出交流信号中的基波及高次谐波滤除掉。优选地,所述信号放大模块包括:信号放大电路;所述信号放大电路连接所述低通滤波器,用于将所述低通滤波器输出的所述标定电容两端的电压和所述待测电容两端的电压的平均差值以差模方式进行放大。优选地,所述信号放大模块包括:50Hz陷波电路;所述50Hz陷波电路采用集成运放双T反馈选频放大器,所述50Hz陷波电路连接所述信号放大电路,用于将所述信号放大电路输出的差值信号中的以差模方式进入电路的工频干扰信号滤除。优选地,本专利技术实施例还包括光电隔离模块;所述光电隔离模块连接所述信号放大模块,用于通过高线性度模拟光耦器件将所述信号放大模块输出的电信号转化为光信号。优选地,所述测量计算单元还可通过测量光电隔离模块输出的光信号并转换成信号放大模块输出的电信号的电压U0,并根据第二公式计算出待测电容的电容值;所述第二公式为:其中,ΔU为所述平均差值,Vcx为待测电容两端的电压,Vref为标定电容两端的电压,Ugen为信号激励源输出的脉冲方波信号的电压幅值,R和C为充放电网络等效的电阻和电容,T为充放电网络的充放电周期,Cx为待测电容的电容值,Cref为标定电容的电容值,A为低通滤波器的增益倍数,G为信号放大电路的放大倍数。本专利技术实施例提供一种激光调高器,包括所述激光调高器电容测量装置,用于根据所述激光调高器电容测量装置输出的待测电容的电容值与激光头的位置之间的对应关系计算出激光头的位置。从以上技术方案可以看出,本专利技术实施例具有以下优点:本专利技术实施例提供的一种激光调高器电容测量装置,采用充放电网络通过第一电阻和第二电阻对标定电容和待测电容进行周期性充电,通过第一二极管和第二二极管对标定电容和待测电容进行周期性放电,通过测量计算单元测量标定电容两端的电压和待测电容两端的电压的平均差值并根据平均差值与标定电容的电容值和待测电容的电容值的关系计算获得待测电容的电容值,因而不会受到振荡器震荡频率对测量造成的不稳定的影响,解决了现有的调频式测量电路在测量电容时由于振荡器震荡频率变化较大,容易受到外界干扰的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例用于说明现有的调频式测量电路的示意图;图2为本专利技术实施例提供的一种激光调高器电容测量装置的一个实施例的示意图;图3为本专利技术实施例提供的一种激光调高器电容测量装置的另一个实施例的示意图;图4为本专利技术实施例提供的一种激光调高器电容测量装置的另一个实施例中充放电网络的示意图;图5为本专利技术实施例提供的一种激光调高器中的显示高度和电容的关系曲线图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种激光调高器电容测量装置,用于解决现有的调频式测量电路在测量电容时由于振荡器震荡频率变化较大,容易受到外界干扰的本文档来自技高网
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一种激光调高器电容测量装置

【技术保护点】
一种激光调高器电容测量装置,其特征在于,包括:电容检测模块,所述电容检测模块包括信号激励源和充放电网络;所述信号激励源连接所述充放电网络,用于提供脉冲方波信号至所述充放电网络;所述充放电网络包括:第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、待测电容、标定电容、测量计算单元;所述第一二极管的正极连接所述信号激励源,所述第一二极管的负极连接所述第一电容的一端,所述第一电容的另一端接地;所述第一电阻与所述第一二极管并联,所述标定电容与所述第一电容并联;所述第二二极管的正极连接所述信号激励源,所述第二二极管的负极连接所述第二电容的一端,所述第二电容的另一端接地;所述第二电阻与所述第二二极管并联,所述待测电容与所述第二电容并联;所述测量计算单元连接所述第一电容的一端和所述第二电容的一端;其中,所述充放电网络通过所述第一电阻和所述第二电阻对所述标定电容和所述待测电容进行周期性充电,通过所述第一二极管和所述第二二极管对所述标定电容和所述待测电容进行周期性放电,通过所述测量计算单元测量所述标定电容两端的电压和所述待测电容两端的电压的平均差值并根据所述平均差值与所述标定电容的电容值和所述待测电容的电容值的关系计算获得所述待测电容的电容值。...

【技术特征摘要】
1.一种激光调高器电容测量装置,其特征在于,包括:电容检测模块,所述电容检测模块包括信号激励源和充放电网络;所述信号激励源连接所述充放电网络,用于提供脉冲方波信号至所述充放电网络;所述充放电网络包括:第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、待测电容、标定电容、测量计算单元;所述第一二极管的正极连接所述信号激励源,所述第一二极管的负极连接所述第一电容的一端,所述第一电容的另一端接地;所述第一电阻与所述第一二极管并联,所述标定电容与所述第一电容并联;所述第二二极管的正极连接所述信号激励源,所述第二二极管的负极连接所述第二电容的一端,所述第二电容的另一端接地;所述第二电阻与所述第二二极管并联,所述待测电容与所述第二电容并联;所述测量计算单元连接所述第一电容的一端和所述第二电容的一端;其中,所述充放电网络通过所述第一电阻和所述第二电阻对所述标定电容和所述待测电容进行周期性充电,通过所述第一二极管和所述第二二极管对所述标定电容和所述待测电容进行周期性放电,通过所述测量计算单元测量所述标定电容两端的电压和所述待测电容两端的电压的平均差值并根据所述平均差值与所述标定电容的电容值和所述待测电容的电容值的关系计算获得所述待测电容的电容值。2.根据权利要求1所述的一种激光调高器电容测量装置,其特征在于,所述平均差值与所述标定电容的电容值和所述待测电容的电容值的关系具体可用第一公式表示为:其中,ΔU为所述平均差值,Vcx为待测电容两端的电压,Vref为标定电容两端的电压,Ugen为信号激励源输出的脉冲方波信号的电压幅值,R和C为充放电网络等效的电阻和电容,T为充放电网络的充放电周期,Cx为待测电容的电容值,Cref为标定电容的电容值。3.根据权利要求1所述的一种激光调高器电容测量装置,其特征在于,还包括电源电压模块;所述电源电压模块连接所述信号激励源,用于将220v的交流电压,经电压转换得到所述信号激励源所需的稳定±15v或±5v稳幅电压并输送至所述信号激励源。4.根据权利要求1所述的一种激光调高器电容测量装置,其特征在于,还包括信号放大模块;所述信号放大模块连接所述充放电网路,用...

【专利技术属性】
技术研发人员:陆啸天阮亚文王磊
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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