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電容式位置傳感器Faraday系列
系統(tǒng)簡(jiǎn)介
Faraday 系列電容式位置傳感系統(tǒng)由三個(gè)核心單元構(gòu)成：(1) 傳感器，(2) 位置監(jiān)視器 ，(3) 數(shù)據(jù)通訊和軟件平臺(tái)
1. 傳感器
平板、圓柱和螺柱三種探頭形式，量程 0.2 — 3 mm
型號(hào)說明
1. 平板型，Cxx - FLT
2. 圓柱型，Cxx - CYL
3. 螺柱型，Cxx - SCR
2. 位置監(jiān)視器
3 通道，8 通道兩種機(jī)箱框架
電容式位置傳感器Faraday系列型號(hào)說明
1. Faraday.03 - Box03 型框架，*多擴(kuò)展至 3 測(cè)試通道
2. Faraday.08 - Box08 型框架，*多擴(kuò)展至 8 測(cè)試通道
3. 通訊 & 軟件：高速通訊，多種數(shù)據(jù)處理模塊
軟件功能
1. 50 kSa/s x 8 通道并行高速數(shù)據(jù)采集
2. 支持實(shí)時(shí)頻譜分析
2.1 傳感器 — 產(chǎn)品矩陣
提供平板、圓柱和螺柱三種探頭形式，量程覆蓋范圍 0.2 mm, 0.5 mm, 1mm, 2mm & 3mm，并提供高真空.HV, 超高真空.UHV 和完*無磁材料.NM 的多版本選擇。
2.2 位置監(jiān)視器 — Faraday.0X
Faraday 系列電容式位置傳感監(jiān)視器，包括 Box03 和 Box08 兩種機(jī)箱形式
產(chǎn)品特色：
亞納米級(jí)空間分辨：高分辨率，高線性度
靈活帶寬選擇：10 kHz /1 kHz /20 Hz模擬帶寬可調(diào)；
高速數(shù)據(jù)采集：包含千兆網(wǎng)口，以 50 kSample/s的數(shù)據(jù)速率穩(wěn)定傳輸；能同時(shí)處理多路數(shù)據(jù)，*高支持 8 通道并行數(shù)據(jù)傳輸，滿足復(fù)雜應(yīng)用需求；
實(shí)時(shí)通訊能力：提供 SPI 通訊接口，能與用戶主機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊，數(shù)據(jù)交互高速、穩(wěn)定；
實(shí)時(shí)頻譜分析：用戶可以通過直觀的頻譜圖界面，清晰地看到當(dāng)前時(shí)刻不同頻率成分的功率等信息，以便及時(shí)做出決策和調(diào)整；
靈活定制：探頭和板卡均支持 OEM 定制
模塊組成：
Faraday 系列位置監(jiān)視器標(biāo)準(zhǔn)版由兩部分組成：主機(jī) (Box0X) 和板卡 (Faraday)，高級(jí)擴(kuò)展功能可選配。
主機(jī)（ Box0X）
機(jī)箱框架：Box03 *多可擴(kuò)展至 3 測(cè)試通道， Box08 *多可擴(kuò)展至 8 測(cè)試通道
供電模塊：220 VAC
數(shù)字模塊：EtherNET 以太網(wǎng)口
激勵(lì)模塊：支持多個(gè)監(jiān)視器主機(jī)間激勵(lì)信號(hào)同步
板卡（Faraday）x N（ Nmax = 3 or 8）
每個(gè)板卡為一個(gè)獨(dú)立的測(cè)試通道。
定制功能：
輸出電壓范圍：0-10V 默認(rèn)，± 5V、± 10V 可選定
量程擴(kuò)展：x 1 默認(rèn)，0.3-3 倍可定制
零點(diǎn)偏置：n % x Range 可定制
擴(kuò)展功能
提供 SPI 總線接口，數(shù)據(jù)更新間隔 20 μs，插卡式擴(kuò)展
3、技術(shù)參數(shù)
下表所列技術(shù)參數(shù)均由 Faraday. 0X 位置監(jiān)視器測(cè)量獲得
4.1 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) — 分辨率 Resolution
亞納米級(jí)空間分辨率
分辨率， RMS Noise = 0.32 nm
C0.2-FLT 傳感器搭配 Faraday.03 監(jiān)視器實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)步長(zhǎng) 1 nm
4.2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) — 線性度 Linearity
全量程線性度誤差小于 0.01% FSO（激光干涉儀校準(zhǔn)）
4.3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) — 位置監(jiān)測(cè)的高動(dòng)態(tài)響應(yīng) & 實(shí)時(shí)頻譜分析
用于超高精度的位置監(jiān)視場(chǎng)景，高速 & 高精度數(shù)據(jù)采集，軟件支持實(shí)時(shí)頻譜分析
50 kSa/s 高速、高精度數(shù)據(jù)采集 — 時(shí)域數(shù)據(jù)， 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)源自單脈沖式敲擊引發(fā)的平面振動(dòng)，監(jiān)視運(yùn)動(dòng)全程無*角
運(yùn)動(dòng)頻譜分析， 可通過直觀的頻譜圖界面，清晰地看到當(dāng)前時(shí)刻不同頻率成分的功率等信息，以便及時(shí)做出決策和調(diào)整
4.4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) — 高速實(shí)時(shí)通訊，用于閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制
提供 SPI 通訊接口，能與用戶主機(jī)實(shí)現(xiàn)高速通訊，數(shù)據(jù)交互實(shí)時(shí)、穩(wěn)定
高速實(shí)時(shí)通訊實(shí)例 — 納米級(jí)高精度運(yùn)動(dòng)的高速閉環(huán)控制
不同使用場(chǎng)景下的傳感器核心功能要求
運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制，50 kSa/s 高速實(shí)時(shí)通訊
為充分展示 Faraday 系列位置傳感器在閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制中的卓*性能，我們搭建了速度達(dá) 200 mm/s 且具備納米級(jí)精度的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，并選用 C0.2-FLT 傳感器搭配 Faraday.03 監(jiān)視器進(jìn)行位置數(shù)據(jù)讀取。
運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制策略如 Figure 2 所示。系統(tǒng)可在 5.3 ms 內(nèi)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、加速、勻速、減速和停止五個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，并完成 1 !m 的平滑階躍，且無過沖現(xiàn)象。 Faraday.03 每 20 !s 進(jìn)行一次位置更新，為 PID 動(dòng)態(tài)控制提供了關(guān)鍵支持。
5、應(yīng)用示例
運(yùn)動(dòng)控制
靈活帶寬選擇：10 kHz /1 kHz /20 Hz 模擬帶寬可調(diào)；
高速數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集速率 50 kSample/s (20 !s)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)—手掌握；
實(shí)時(shí)通訊能力：支持 SPI 從機(jī)模式，能與用戶主機(jī)實(shí)現(xiàn)高速通訊，數(shù)據(jù)交互實(shí)時(shí)、穩(wěn)定；多種數(shù)字處理算法： 極大提升數(shù)據(jù)信噪比，面對(duì)復(fù)雜工況依然游刃有余。
位移/距離/位置監(jiān)測(cè)
高速通訊能力：包含千兆網(wǎng)口，以 50 kSample/s 的數(shù)據(jù)速率穩(wěn)定傳輸；能同時(shí)處理多路數(shù)據(jù)，*高支持8通道并行數(shù)據(jù)傳輸，滿足復(fù)雜應(yīng)用需求；
溫度穩(wěn)定性： 監(jiān)視器電路溫度穩(wěn)定性為 20 ppm/℃,低溫漂性能極大提升了位置讀數(shù)的可靠性與—致性。
振動(dòng)分析
靈活帶寬選擇： 10 kHz /1 kHz /20 Hz 模擬帶寬可調(diào)；數(shù)字帶寬*高 25 kHz；
實(shí)時(shí)頻譜分析：用戶可以通過直觀的頻譜圖界面，清晰地看到當(dāng)前時(shí)刻不同頻率成分的功率等信息，以便及時(shí)做出決策和調(diào)整。
導(dǎo)體厚度測(cè)量
測(cè)量原理：在被測(cè)導(dǎo)體兩側(cè)相對(duì)安裝兩只傳感器（ Sensor A 和 Sensor B），其端面之間的距離 D 固定。 厚度的計(jì)算公式為 Thickness= D - (dA + dB)，其中 dA 和 dB 分別為兩只傳感器所測(cè)到的金屬表面距離的精確讀數(shù)。
非接觸式測(cè)量：確保被測(cè)表面不受損傷。
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