【摘 要】
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针对分布式共面电容成像检测设备无法满足在实际现场中流动检测的要求,本论文基于共面电容成像检测技术（Single-pair Electrode Capacitive Imaging）原理。开发出基于交流激励法测电容的高精度便携式电容检测仪样机和基于CDC（电容数字转换器）直流充放电法测电容的便携式电容检测仪样机,重点研究了不同形状共面电极板的电磁学特点,通过使用3D建模仿真计算的方法设计了适用于位移
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针对分布式共面电容成像检测设备无法满足在实际现场中流动检测的要求,本论文基于共面电容成像检测技术（Single-pair Electrode Capacitive Imaging）原理。开发出基于交流激励法测电容的高精度便携式电容检测仪样机和基于CDC（电容数字转换器）直流充放电法测电容的便携式电容检测仪样机,重点研究了不同形状共面电极板的电磁学特点,通过使用3D建模仿真计算的方法设计了适用于位移测量、缺陷检测的两种共面电容检测探头。编制与之配套的上位机软件,实现“软硬结合”人机交互功能。本文主要从以下三个方面展开研究:（1）便携式电容检测系统硬件设计对于交流激励法便携式电容检测仪,通过使用NI MULTISIM仿真软件完成了锁相放大模块,信号发生模块,电源模块等模块的电路设计,对其他模块进行了选型调试。对于CDC充放电法便携式电容检测仪,通过使用Altium Designer软件对电容检测芯片进行开发,制备了电容检测PCB板,通过使用Solidworks和Auto CAD软件对两种检测仪进行了仪器外壳体设计与编码器集成设计。（2）便携式电容检测系统软件设计使用LABVIEW编程软件设计了交流激励法便携式电容检测仪上位机软件,包括一套使用内置程序进行锁相放大的上位机软件和一套配合硬件锁相放大器使用的上位机软件。对于CDC充放电法便携式电容检测仪,设计了一套配合STM32单片机使用的上位机通信软件。（3）便携式电容检测系统探头设计与系统测试针对常规的电容式测距,电容式测缺陷利用COMSOL仿真软件设计两款专用探头,在实验室内对便携式电容检测仪进行性能测试实验与结果分析,测试系统的精确度,稳定性等指标,在油田玻璃钢储罐现场进行功能验证。
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