摘要
基于傳感器、數(shù)字信號處理、單片機(jī)技術(shù)的數(shù)字水平儀是當(dāng)前傾角測試儀器數(shù)字化發(fā)展的方向。利用角度傳感器感應(yīng)水平傾角，通過信號處理和單片機(jī)的控制、運算將傾角以數(shù)值的形式直接在數(shù)碼管上顯示或上傳到計算機(jī)進(jìn)行顯示、處理，從而使角度測量變得方便、快捷， 實現(xiàn)了傾角的高精度測量。
本文提出了差動式傾角電容傳感器在分辨力為0．001mm/m 的智能電子水平儀的應(yīng)用方案，差動輸出信號通過交流放大、整流濾波、直流放大后被送到A/D轉(zhuǎn)換器。采用ICL8038集成芯片作為差動電容電橋的激勵電源，使用AD7706對所得信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并給出了零點和溫度補償方法。通過對溫度補償原理的理論推導(dǎo)，提出了智能電子水平儀中的溫度補償策略。提出了使用軟件和硬件結(jié)合等多項自動補償與自動校正技術(shù)進(jìn)行溫度補償，最大限度簡化了電路，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

關(guān)鍵詞　智能電子水平儀；差動電容傳感器；溫度補償；自動調(diào)零




Abstract
Based on sensor, digital signal process and SCM technology，a high precision digital gradienter is introduced．By using angle sensor to measure level obliquity，and using M CU to control and calculate level obliquity，the value of level obliquity given by numerical form is showed through digitron，or uploaded to computer to display and process．The measurement by using the digital gradienter is convenient，while rapid operated，and has high precision．
The application proposal of differential capacitive sensor in intellectual electronic level gauge with resolution 0.001mm/m was introduced．Differential output signal was sent to the A / D converter, through the AC zoom, rectification filter and DC zoom. It used integrated chip ICL8038 to excite the differential capacitor bridge．AD7706 was used to convert the sampling signals to digital signa1．Finally the key point for temperature compensation and zero compensation were introduced. Via the theoretic derivation of temperature compensation，the temperature compensation strategy of intellect electronic level instrument is introduced．Several automatic compensation and automatic calibration techniques, such as integration of software and hardware，are put forward to simplify the electric circuit and improve the stability and reliability of the system ．

Keywords　 intellectual electronic level gauge; differential capacity principle; temperature compensation; Automatic zero adjust


目 錄

摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.1.1 課題的目的和意義 1
1.1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 1
1.2 課題任務(wù) 3
1.3 本文結(jié)構(gòu) 4
第2章 電子水平儀的總體設(shè)計 5
2.1 方案的確定 5
2.1.1 溫度補償?shù)姆桨?6
2.1.2 零點補償?shù)姆桨?7
2.2 傳感器的選擇 8
2.2.1 電容傳感器 8
2.2.2 本課題所采用的傳感器類型 12
2.3 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 12
2.3.1 AD轉(zhuǎn)換器的分類及介紹 12
2.3.2 本課題中對AD轉(zhuǎn)換器的選擇 14
2.4 單片機(jī)的選擇 14
2.5 本章小結(jié) 15
第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 16
3.1 傾角傳感器的設(shè)計 16
3.1.1 差動電容傳感器測角原理 16
3.1.2 差動電容傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計 16
3.2 角度轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計 17
3.2.1 激勵源電路設(shè)計 18
3.2.2 測量電橋 20
3.2.3 第一級放大電路 21
3.2.4 整流濾波電路 23
3.2.5 第二級放大電路 27
3.3 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計 29
3.3.1 信號采集與A/D轉(zhuǎn)換 29
3.3.2 單片機(jī)測量系統(tǒng)設(shè)計 33
3.3.3 LED顯示 36
3.3.4 溫度與零點誤差補償 38
3.4 本章小結(jié) 41
第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 42
4.1 總體流程圖 42
4.2 按鍵服務(wù)程序 43
4.3 濾波程序 43
4.4 AD轉(zhuǎn)換程序 44
4.5 數(shù)據(jù)處理 46
4.6 LED顯示程序 46
4.7 自動調(diào)零程序 46
4.8 本章小結(jié) 47
結(jié)論 48
參考文獻(xiàn) 49
致謝 51
附錄1 開題報告 52
附錄2 文獻(xiàn)綜述 61
附錄3 中期報告 67
附錄4 文獻(xiàn)翻譯 75
附錄5 文獻(xiàn)翻譯原文 83