本發(fā)明涉及激光調(diào)高器領(lǐng)域，尤其涉及一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

在激光切割加工的過程中，為了保證切割質(zhì)量，激光焦點(diǎn)一般應(yīng)位于被加工工件表面以下厚度的1/3處，但是由于諸多原因會(huì)使激光焦點(diǎn)位置與理想位置發(fā)生偏移，造成激光切割頭與工件間的距離變化不定且難以測(cè)量的問題，因此在切割過程中需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光器與被加工板材對(duì)象的之間的電容值，繼而確定對(duì)應(yīng)的激光頭Z軸位置關(guān)系，并加以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

請(qǐng)參閱圖1，現(xiàn)有的調(diào)頻式測(cè)量電路可實(shí)現(xiàn)電容的測(cè)量。

在調(diào)頻電路中，電容傳感器被接在振蕩器的震蕩回路中，其震蕩頻率f會(huì)隨著傳感器電容Ce的改變而發(fā)生相應(yīng)的變化，從而實(shí)現(xiàn)由電容量到頻率的轉(zhuǎn)換。當(dāng)傳感器電容Ce改變時(shí)，振蕩器的震蕩頻率也隨之改變，經(jīng)鑒頻器的解調(diào)，頻率的變化轉(zhuǎn)換為與被測(cè)信號(hào)成比例的低頻電壓信號(hào)，就可以測(cè)得被測(cè)量的變化。振蕩回路的固有頻率為：

其中，C1位振蕩回路固有頻率，Ce為傳感器標(biāo)稱電容，Cc為引線分布電容，L為振蕩回路的諧波電感，當(dāng)Ce產(chǎn)生變化時(shí)，振蕩頻率變化為：

這種測(cè)量電路為頻率輸出，易于與數(shù)字式儀表或者計(jì)算機(jī)連接，可以較容易的獲取電容值。

然而這種調(diào)頻式測(cè)量電路有以下缺點(diǎn)：

1.測(cè)量電路輸出電壓靈敏度受電源周期、幅值的影響；

2.光切割頭傳感器與工件間的電容為pf級(jí)，傳送給控制器的信號(hào)可能會(huì)有讀取誤差；

3.可能受到電纜電容和溫度的影響，振蕩器振蕩頻率變化較大，且電路線路復(fù)雜，輸出非線性較大，不適合高精度電容測(cè)量的設(shè)計(jì)；

4.測(cè)量出來的板間距離與電容值的關(guān)系有偏差。

因此，現(xiàn)有的調(diào)頻式測(cè)量電路在測(cè)量電容時(shí)由于振蕩器震蕩頻率變化較大，容易受到外界干擾是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置，用于解決現(xiàn)有的調(diào)頻式測(cè)量電路在測(cè)量電容時(shí)由于振蕩器震蕩頻率變化較大，容易受到外界干擾的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置，包括：電容檢測(cè)模塊，所述電容檢測(cè)模塊包括信號(hào)激勵(lì)源和充放電網(wǎng)絡(luò)；

所述信號(hào)激勵(lì)源連接所述充放電網(wǎng)絡(luò)，用于提供脈沖方波信號(hào)至所述充放電網(wǎng)絡(luò)；

所述充放電網(wǎng)絡(luò)包括：第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容、待測(cè)電容、標(biāo)定電容、測(cè)量計(jì)算單元；

所述第一二極管的正極連接所述信號(hào)激勵(lì)源，所述第一二極管的負(fù)極連接所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端接地；

所述第一電阻與所述第一二極管并聯(lián)，所述標(biāo)定電容與所述第一電容并聯(lián)；

所述第二二極管的正極連接所述信號(hào)激勵(lì)源，所述第二二極管的負(fù)極連接所述第二電容的一端，所述第二電容的另一端接地；

所述第二電阻與所述第二二極管并聯(lián)，所述待測(cè)電容與所述第二電容并聯(lián)；

所述測(cè)量計(jì)算單元連接所述第一電容的一端和所述第二電容的一端；

其中，所述充放電網(wǎng)絡(luò)通過所述第一電阻和所述第二電阻對(duì)所述標(biāo)定電容和所述待測(cè)電容進(jìn)行周期性充電，通過所述第一二極管和所述第二二極管對(duì)所述標(biāo)定電容和所述待測(cè)電容進(jìn)行周期性放電，通過所述測(cè)量計(jì)算單元測(cè)量所述標(biāo)定電容兩端的電壓和所述待測(cè)電容兩端的電壓的平均差值并根據(jù)所述平均差值與所述標(biāo)定電容的電容值和所述待測(cè)電容的電容值的關(guān)系計(jì)算獲得所述待測(cè)電容的電容值。

優(yōu)選地，所述平均差值與所述標(biāo)定電容的電容值和所述待測(cè)電容的電容值的關(guān)系具體可用第一公式表示為：

其中，ΔU為所述平均差值，V_cx為待測(cè)電容兩端的電壓，V_ref為標(biāo)定電容兩端的電壓，U_gen為信號(hào)激勵(lì)源輸出的脈沖方波信號(hào)的電壓幅值，R和C為充放電網(wǎng)絡(luò)等效的電阻和電容，T為充放電網(wǎng)絡(luò)的充放電周期，C_x為待測(cè)電容的電容值，C_ref為標(biāo)定電容的電容值。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例還包括電源電壓模塊；

所述電源電壓模塊連接所述信號(hào)激勵(lì)源，用于將220v的交流電壓，經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換得到所述信號(hào)激勵(lì)源所需的穩(wěn)定±15v或±5v穩(wěn)幅電壓并輸送至所述信號(hào)激勵(lì)源。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例還包括信號(hào)放大模塊；

所述信號(hào)放大模塊連接所述充放電網(wǎng)路，用于將所述充放電網(wǎng)絡(luò)輸出的所述標(biāo)定電容兩端的電壓和所述待測(cè)電容兩端的電壓的平均差值進(jìn)行濾波放大。

優(yōu)選地，所述信號(hào)放大模塊包括：低通濾波器；

所述低通濾波器具體為二階巴特沃思有源低通濾波器，所述低通濾波器連接所述電容檢測(cè)模塊，用于將所述電容檢測(cè)模塊輸出交流信號(hào)中的基波及高次諧波濾除掉。

優(yōu)選地，所述信號(hào)放大模塊包括：信號(hào)放大電路；

所述信號(hào)放大電路連接所述低通濾波器，用于將所述低通濾波器輸出的所述標(biāo)定電容兩端的電壓和所述待測(cè)電容兩端的電壓的平均差值以差模方式進(jìn)行放大。

優(yōu)選地，所述信號(hào)放大模塊包括：50Hz陷波電路；

所述50Hz陷波電路采用集成運(yùn)放雙T反饋選頻放大器，所述50Hz陷波電路連接所述信號(hào)放大電路，用于將所述信號(hào)放大電路輸出的差值信號(hào)中的以差模方式進(jìn)入電路的工頻干擾信號(hào)濾除。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例還包括光電隔離模塊；

所述光電隔離模塊連接所述信號(hào)放大模塊，用于通過高線性度模擬光耦器件將所述信號(hào)放大模塊輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)。

優(yōu)選地，所述測(cè)量計(jì)算單元還可通過測(cè)量光電隔離模塊輸出的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成信號(hào)放大模塊輸出的電信號(hào)的電壓U₀，并根據(jù)第二公式計(jì)算出待測(cè)電容的電容值；

所述第二公式為：

其中，ΔU為所述平均差值，V_cx為待測(cè)電容兩端的電壓，V_ref為標(biāo)定電容兩端的電壓，U_gen為信號(hào)激勵(lì)源輸出的脈沖方波信號(hào)的電壓幅值，R和C為充放電網(wǎng)絡(luò)等效的電阻和電容，T為充放電網(wǎng)絡(luò)的充放電周期，C_x為待測(cè)電容的電容值，C_ref為標(biāo)定電容的電容值，A為低通濾波器的增益倍數(shù)，G為信號(hào)放大電路的放大倍數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光調(diào)高器，包括所述激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置，用于根據(jù)所述激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置輸出的待測(cè)電容的電容值與激光頭的位置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出激光頭的位置。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置，采用充放電網(wǎng)絡(luò)通過第一電阻和第二電阻對(duì)標(biāo)定電容和待測(cè)電容進(jìn)行周期性充電，通過第一二極管和第二二極管對(duì)標(biāo)定電容和待測(cè)電容進(jìn)行周期性放電，通過測(cè)量計(jì)算單元測(cè)量標(biāo)定電容兩端的電壓和待測(cè)電容兩端的電壓的平均差值并根據(jù)平均差值與標(biāo)定電容的電容值和待測(cè)電容的電容值的關(guān)系計(jì)算獲得待測(cè)電容的電容值，因而不會(huì)受到振蕩器震蕩頻率對(duì)測(cè)量造成的不穩(wěn)定的影響，解決了現(xiàn)有的調(diào)頻式測(cè)量電路在測(cè)量電容時(shí)由于振蕩器震蕩頻率變化較大，容易受到外界干擾的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例用于說明現(xiàn)有的調(diào)頻式測(cè)量電路的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置的另一個(gè)實(shí)施例中充放電網(wǎng)絡(luò)的示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器中的顯示高度和電容的關(guān)系曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置，用于解決現(xiàn)有的調(diào)頻式測(cè)量電路在測(cè)量電容時(shí)由于振蕩器震蕩頻率變化較大，容易受到外界干擾的技術(shù)問題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施例，包括：電容檢測(cè)模塊，電容檢測(cè)模塊包括信號(hào)激勵(lì)源和充放電網(wǎng)絡(luò)；

信號(hào)激勵(lì)源連接充放電網(wǎng)絡(luò)，用于提供脈沖方波信號(hào)至充放電網(wǎng)絡(luò)；

充放電網(wǎng)絡(luò)包括：第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容、待測(cè)電容、標(biāo)定電容、測(cè)量計(jì)算單元；

第一二極管的正極連接信號(hào)激勵(lì)源，第一二極管的負(fù)極連接第一電容的一端，第一電容的另一端接地；

第一電阻與第一二極管并聯(lián)，標(biāo)定電容與第一電容并聯(lián)；

第二二極管的正極連接信號(hào)激勵(lì)源，第二二極管的負(fù)極連接第二電容的一端，第二電容的另一端接地；

第二電阻與第二二極管并聯(lián)，待測(cè)電容與第二電容并聯(lián)；

測(cè)量計(jì)算單元連接第一電容的一端和第二電容的一端；

其中，充放電網(wǎng)絡(luò)通過第一電阻和第二電阻對(duì)標(biāo)定電容和待測(cè)電容進(jìn)行周期性充電，通過第一二極管和第二二極管對(duì)標(biāo)定電容和待測(cè)電容進(jìn)行周期性放電，通過測(cè)量計(jì)算單元測(cè)量標(biāo)定電容兩端的電壓和待測(cè)電容兩端的電壓的平均差值并根據(jù)平均差值與標(biāo)定電容的電容值和待測(cè)電容的電容值的關(guān)系計(jì)算獲得待測(cè)電容的電容值。

圖2中R1為第一電阻，R2為第二電阻，D1為第一二極管，D2為第二二極管，Cs1為第一電容，Cs2為第二電容，Cref為標(biāo)定電容，Cx為待測(cè)電容，Ugen為信號(hào)激勵(lì)源輸出的脈沖方波，Vref為標(biāo)定電容兩端的電壓，Vcx為待測(cè)電容兩端的電壓。

平均差值與標(biāo)定電容的電容值和待測(cè)電容的電容值的關(guān)系具體可用第一公式表示為：

其中，ΔU為平均差值，V_cx為待測(cè)電容兩端的電壓，V_ref為標(biāo)定電容兩端的電壓，U_gen為信號(hào)激勵(lì)源輸出的脈沖方波信號(hào)的電壓幅值，R和C為充放電網(wǎng)絡(luò)等效的電阻和電容，T為充放電網(wǎng)絡(luò)的充放電周期，C_x為待測(cè)電容的電容值，C_ref為標(biāo)定電容的電容值。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置，采用充放電網(wǎng)絡(luò)通過第一電阻和第二電阻對(duì)標(biāo)定電容和待測(cè)電容進(jìn)行周期性充電，通過第一二極管和第二二極管對(duì)標(biāo)定電容和待測(cè)電容進(jìn)行周期性放電，通過測(cè)量計(jì)算單元測(cè)量標(biāo)定電容兩端的電壓和待測(cè)電容兩端的電壓的平均差值并根據(jù)平均差值與標(biāo)定電容的電容值和待測(cè)電容的電容值的關(guān)系計(jì)算獲得待測(cè)電容的電容值，因而不會(huì)受到振蕩器震蕩頻率對(duì)測(cè)量造成的不穩(wěn)定的影響，解決了現(xiàn)有的調(diào)頻式測(cè)量電路在測(cè)量電容時(shí)由于振蕩器震蕩頻率變化較大，容易受到外界干擾的技術(shù)問題。

以上是對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，以下將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置的另一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置的另一個(gè)實(shí)施例，包括：電容檢測(cè)模塊，電容檢測(cè)模塊包括信號(hào)激勵(lì)源和充放電網(wǎng)絡(luò)；

信號(hào)激勵(lì)源連接充放電網(wǎng)絡(luò)，用于提供脈沖方波信號(hào)至充放電網(wǎng)絡(luò)；

充放電網(wǎng)絡(luò)包括：第一二極管、第二二極管、第一電阻、第二電阻、第一電容、第二電容、待測(cè)電容、標(biāo)定電容、測(cè)量計(jì)算單元；

第一二極管的正極連接信號(hào)激勵(lì)源，第一二極管的負(fù)極連接第一電容的一端，第一電容的另一端接地；

第一電阻與第一二極管并聯(lián)，標(biāo)定電容與第一電容并聯(lián)；

第二二極管的正極連接信號(hào)激勵(lì)源，第二二極管的負(fù)極連接第二電容的一端，第二電容的另一端接地；

第二電阻與第二二極管并聯(lián)，待測(cè)電容與第二電容并聯(lián)；

測(cè)量計(jì)算單元連接第一電容的一端和第二電容的一端；

其中，充放電網(wǎng)絡(luò)通過第一電阻和第二電阻對(duì)標(biāo)定電容和待測(cè)電容進(jìn)行周期性充電，通過第一二極管和第二二極管對(duì)標(biāo)定電容和待測(cè)電容進(jìn)行周期性放電，通過測(cè)量計(jì)算單元測(cè)量標(biāo)定電容兩端的電壓和待測(cè)電容兩端的電壓的平均差值并根據(jù)平均差值與標(biāo)定電容的電容值和待測(cè)電容的電容值的關(guān)系計(jì)算獲得待測(cè)電容的電容值。

信號(hào)激勵(lì)源采用由石英晶體和阻容元件組成的有源晶振，通過電源輸入端加上由電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電源濾波，提供頻率穩(wěn)定的激勵(lì)響應(yīng)，繼而產(chǎn)生2MHZ的脈沖方波信號(hào)，供后續(xù)充放電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電容值的檢測(cè)，這樣容易將電容傳感器電容值轉(zhuǎn)化為方便處理的電壓信號(hào)。

充放電網(wǎng)絡(luò)的主要作用是用于電容值的檢測(cè)，由電容傳感器電容、雜散電容、二極管及電阻組成，電流通過電阻R(阻值為330k)對(duì)傳感器電容進(jìn)行周期性充電，通過二極管對(duì)電容進(jìn)行周期性放電。為解決放電時(shí)間長的問題，采用快恢復(fù)二極管FR104作為放電回路。

請(qǐng)參閱圖4，充放電網(wǎng)絡(luò)通過對(duì)電容進(jìn)行充放電進(jìn)而測(cè)出電容。圖4中R1為第一電阻，R2為第二電阻，D1為第一二極管，D2為第二二極管，Cs1為第一電容，Cs2為第二電容，Cref為標(biāo)定電容，Cx為待測(cè)電容，Ugen為信號(hào)激勵(lì)源輸出的脈沖方波，Vref為標(biāo)定電容兩端的電壓，Vcx為待測(cè)電容兩端的電壓。具體地，U_gen為信號(hào)激勵(lì)源輸出的占空比為1/2的高頻脈沖方波信號(hào)的電壓幅值。

平均差值與標(biāo)定電容的電容值和待測(cè)電容的電容值的關(guān)系具體可用第一公式表示為：

其中，ΔU為平均差值，V_cx為待測(cè)電容兩端的電壓，V_ref為標(biāo)定電容兩端的電壓，U_gen為信號(hào)激勵(lì)源輸出的脈沖方波信號(hào)的電壓幅值，R和C為充放電網(wǎng)絡(luò)等效的電阻和電容，T為充放電網(wǎng)絡(luò)的充放電周期，C_x為待測(cè)電容的電容值，C_ref為標(biāo)定電容的電容值。

本發(fā)明實(shí)施例還包括電源電壓模塊；

電源電壓模塊連接信號(hào)激勵(lì)源，用于將220v的交流電壓，經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換得到信號(hào)激勵(lì)源所需的穩(wěn)定±15v或±5v穩(wěn)幅電壓并輸送至信號(hào)激勵(lì)源。

電源電壓模塊負(fù)責(zé)給電容信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電源，將220v的交流電壓，經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換得到檢測(cè)系統(tǒng)所需的穩(wěn)定±15v，±5v穩(wěn)幅電壓。采用AC-DC-DC穩(wěn)壓技術(shù)，由220v電壓經(jīng)過交流整流橋轉(zhuǎn)換為±15v電壓，通過LM7805穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓得到±5v電壓。

本發(fā)明實(shí)施例還包括信號(hào)放大模塊；

信號(hào)放大模塊連接充放電網(wǎng)路，用于將充放電網(wǎng)絡(luò)輸出的標(biāo)定電容兩端的電壓和待測(cè)電容兩端的電壓的平均差值進(jìn)行濾波放大。

信號(hào)放大模塊由低通濾波器、信號(hào)放大電路以及50Hz陷波電路組成。通過低通濾波器，可以將電容檢測(cè)模塊輸出交流信號(hào)中的基波及高次諧波濾除掉，得到包含電容傳感器與工件間正對(duì)距離信息的直流電壓信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)放大電路以及50HZ陷波電路濾除工頻干擾，得到便于后續(xù)計(jì)算機(jī)處理較為穩(wěn)定的直流電壓信號(hào)。

信號(hào)放大模塊包括：低通濾波器；

低通濾波器具體為二階巴特沃思有源低通濾波器，低通濾波器連接電容檢測(cè)模塊，用于將電容檢測(cè)模塊輸出交流信號(hào)中的基波及高次諧波濾除掉。

低通濾波器采用二階巴特沃思有源低通濾波器，以最平幅度濾波電路。

信號(hào)放大模塊包括：信號(hào)放大電路；

信號(hào)放大電路連接低通濾波器，用于將低通濾波器輸出的標(biāo)定電容兩端的電壓和待測(cè)電容兩端的電壓的平均差值以差模方式進(jìn)行放大。

信號(hào)放大電路將電容傳感器與參考電容輸出的信號(hào)以差模方式進(jìn)行放大，本方法采用AD620放大器，整個(gè)信號(hào)放大電路的放大倍數(shù)約為20倍左右。

信號(hào)放大模塊包括：50Hz陷波電路；

50Hz陷波電路采用集成運(yùn)放雙T反饋選頻放大器，50Hz陷波電路連接信號(hào)放大電路，用于將信號(hào)放大電路輸出的差值信號(hào)中的以差模方式進(jìn)入電路的工頻干擾信號(hào)濾除。

采用集成運(yùn)放雙T反饋選頻放大器構(gòu)成50HZ陷波電路，由于工頻信號(hào)干擾非常嚴(yán)重的原因，雖然前置放大器電路對(duì)共模干擾有較強(qiáng)的抑制作用，但是必須濾除有部分以差模方式進(jìn)入電路的工頻干擾信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例還包括光電隔離模塊；

光電隔離模塊連接信號(hào)放大模塊，用于通過高線性度模擬光耦器件將信號(hào)放大模塊輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)。

光電隔離模塊通過將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，采用TI公司的高線性度模擬光耦器件TIL300對(duì)微小電容檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行隔離與檢測(cè)，將產(chǎn)生干擾信號(hào)的干擾源與后續(xù)數(shù)字處理系統(tǒng)隔離開來，很好的實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)間的隔離。

測(cè)量計(jì)算單元還可通過測(cè)量光電隔離模塊輸出的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成信號(hào)放大模塊輸出的電信號(hào)的電壓U₀，并根據(jù)第二公式計(jì)算出待測(cè)電容的電容值；

第二公式為：

其中，ΔU為平均差值，V_cx為待測(cè)電容兩端的電壓，V_ref為標(biāo)定電容兩端的電壓，U_gen為信號(hào)激勵(lì)源輸出的脈沖方波信號(hào)的電壓幅值，R和C為充放電網(wǎng)絡(luò)等效的電阻和電容，T為充放電網(wǎng)絡(luò)的充放電周期，C_x為待測(cè)電容的電容值，C_ref為標(biāo)定電容的電容值，A為低通濾波器的增益倍數(shù)，G為信號(hào)放大電路的放大倍數(shù)。

經(jīng)過以上4個(gè)模塊的處理，充放電網(wǎng)絡(luò)輸出的信號(hào)經(jīng)過低通濾波器得到包含電容傳感器兩極板間距離信息的直流電壓信號(hào)，通過后續(xù)的放大電路，可以得到電容傳感器標(biāo)定電容與待測(cè)電容間的差值信號(hào)，從而檢測(cè)電容傳感器實(shí)際板件距離與標(biāo)定距離的變化值，設(shè)低通濾波器的增益倍數(shù)為A，經(jīng)過放大倍數(shù)為G的放大電路，其輸出電壓U₀為：

即檢測(cè)輸出信號(hào)和電容傳感器實(shí)時(shí)電容相對(duì)于參考電容間的變化量成正比例關(guān)系，再通過A/D轉(zhuǎn)化采集數(shù)據(jù)后就可以算出板間電容值，繼而算出板間距離X，為后續(xù)激光調(diào)高控制打下基礎(chǔ)。

本發(fā)明實(shí)施例的激光調(diào)高電容測(cè)量裝置能夠適應(yīng)激光切割的實(shí)際環(huán)境，提高激光切割加工的焦點(diǎn)位置控制的精度，并使得其他系統(tǒng)誤差、遲滯、重復(fù)度、漂移等指標(biāo)符合要求。當(dāng)激光切割頭與板材的相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)響應(yīng)電容的變化值，提出通過充放電網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)檢測(cè)濾波放大電路的方法，完成電容的高精度測(cè)量任務(wù)；并且可以通過激光頭與板材之間電容值與相應(yīng)高度距離之間對(duì)應(yīng)的曲線關(guān)系驗(yàn)證測(cè)量的電容值的準(zhǔn)確性，達(dá)到激光自動(dòng)調(diào)高的效果。

以上是對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，以下將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光調(diào)高器的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明實(shí)施例還提供的一種激光調(diào)高器，包括上述的激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置，用于根據(jù)所述激光調(diào)高器電容測(cè)量裝置輸出的待測(cè)電容的電容值與激光頭的位置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出激光頭的位置。

為了驗(yàn)證測(cè)量的電容值的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行浮頭標(biāo)定，目的是測(cè)量激光浮頭與板材之間的電容與位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具體步驟如下：

(1)先控制激光調(diào)高器進(jìn)行激光頭Z軸位置的變換，使得激光浮頭靠近板面(與板面距離大約1～5mm)，并保持機(jī)臺(tái)靜止，不要振動(dòng)，得到此時(shí)電容與位置X之間的初始值關(guān)系f(C₀,X₀)；

(2)然后控制激光頭Z軸緩慢下降運(yùn)動(dòng)到檢測(cè)碰板，碰到板后向上移動(dòng)一段距離，檢測(cè)傳感器的穩(wěn)定度；

(3)浮頭第二次緩慢向下運(yùn)動(dòng)檢測(cè)碰板，碰到板后，向上移動(dòng)設(shè)定的標(biāo)定距離，得到一定范圍內(nèi)的電容值C與距離X的曲線關(guān)系f(C₀,X₀)以及檢測(cè)傳感器的平滑度；

通過以上幾個(gè)步驟可以得到一條顯示高度和電容的關(guān)系曲線，請(qǐng)參閱圖5，正常的曲線應(yīng)該是平滑的；若曲線不平滑，有起伏或者毛刺，該結(jié)果不理想，需要重新測(cè)量。因此可以通過判斷該曲線是否符合要求來判斷上述電容的測(cè)量方法是否正確。

1.本發(fā)明實(shí)施例精度高、實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、無接觸；

2.電容測(cè)量放大電路動(dòng)態(tài)范圍大、測(cè)量靈敏度高、低噪聲、抗雜散性等要求，輸出穩(wěn)定的直流電壓信號(hào)；

3.信號(hào)濾波完善，調(diào)高精度良好；

4.能夠通過板間距離與電容的曲線關(guān)系來驗(yàn)證測(cè)量電容的準(zhǔn)確性。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。

以上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。