系統(tǒng)簡介

Faraday 系列電容式位置傳感系統(tǒng)由三個核心單元構(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

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 通道兩種機箱框架

型號說明

1. Faraday.03 - Box03 型框架，*多擴展至 3 測試通道

2. Faraday.08 - Box08 型框架，*多擴展至 8 測試通道

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. 支持實時頻譜分析

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 和完全無磁材料.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 兩種機箱形式

產(chǎn)品特色：

· 亞納米級空間分辨：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；

· 實時通訊能力：提供 SPI 通訊接口，能與用戶主機實現(xiàn)實時通訊，數(shù)據(jù)交互高速、穩(wěn)定；

· 實時頻譜分析：用戶可以通過直觀的頻譜圖界面，清晰地看到當(dāng)前時刻不同頻率成分的功率等信息，以便及時做出決策和調(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)準版由兩部分組成：主機 (Box0X) 和板卡 (Faraday)，高級擴展功能可選配。
主機（Box0X）

機箱框架：Box03 *多可擴展至 3 測試通道， Box08 *多可擴展至 8 測試通道

供電模塊：220 VAC

數(shù)字模塊：EtherNET 以太網(wǎng)口

激勵模塊：支持多個監(jiān)視器主機間激勵信號同步
板卡（Faraday）x N（ Nmax = 3 or 8）

每個板卡為一個獨立的測試通道。

定制功能：

輸出電壓范圍：0-10V 默認，± 5V、± 10V 可選定

量程擴展：x 1 默認，0.3-3 倍可定制

零點偏置：n % x Range 可定制
擴展功能

提供 SPI 總線接口，數(shù)據(jù)更新間隔 20 μs，插卡式擴展

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)視器測量獲得

4.1 實測數(shù)據(jù) — 分辨率 Resolution

亞納米級空間分辨率

·分辨率， RMS Noise = 0.32 nm

C0.2-FLT 傳感器搭配 Faraday.03 監(jiān)視器實測數(shù)據(jù)，運動步長 1 nm

4.2 實測數(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）

4.3 實測數(shù)據(jù) — 位置監(jiān)測的高動態(tài)響應(yīng) & 實時頻譜分析

用于超高精度的位置監(jiān)視場景，高速 & 高精度數(shù)據(jù)采集，軟件支持實時頻譜分析

· 50 kSa/s 高速、高精度數(shù)據(jù)采集 — 時域數(shù)據(jù)，  實測數(shù)據(jù)源自單脈沖式敲擊引發(fā)的平面振動，監(jiān)視運動全程無死角

· 運動頻譜分析， 可通過直觀的頻譜圖界面，清晰地看到當(dāng)前時刻不同頻率成分的功率等信息，以便及時做出決策和調(diào)整

4.4 實測數(shù)據(jù) — 高速實時通訊，用于閉環(huán)運動控制

提供 SPI 通訊接口，能與用戶主機實現(xiàn)高速通訊，數(shù)據(jù)交互實時、穩(wěn)定

· 高速實時通訊實例 — 納米級高精度運動的高速閉環(huán)控制

不同使用場景下的傳感器核心功能要求

運動閉環(huán)控制，50 kSa/s 高速實時通訊

為充分展示 Faraday 系列位置傳感器在閉環(huán)運動控制中的卓越性能，我們搭建了速度達 200 mm/s 且具備納米級精度的運動系統(tǒng)，并選用 C0.2-FLT 傳感器搭配 Faraday.03 監(jiān)視器進行位置數(shù)據(jù)讀取。

運動閉環(huán)控制策略如 Figure 2 所示。系統(tǒng)可在 5.3 ms 內(nèi)實現(xiàn)啟動、加速、勻速、減速和停止五個運動過程，并完成 1 !m 的平滑階躍，且無過沖現(xiàn)象。 Faraday.03 每 20 !s 進行一次位置更新，為 PID 動態(tài)控制提供了關(guān)鍵支持。

5. 應(yīng)用示例

· 運動控制

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)，實時動態(tài)數(shù)據(jù)—手掌握；

實時通訊能力：支持 SPI 從機模式，能與用戶主機實現(xiàn)高速通訊，數(shù)據(jù)交互實時、穩(wěn)定；多種數(shù)字處理算法：*大提升數(shù)據(jù)信噪比，面對復(fù)雜工況依然游刃有余。

· 位移/距離/位置監(jiān)測

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*大提升了位置讀數(shù)的可靠性與—致性。

· 振動分析

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；

實時頻譜分析：用戶可以通過直觀的頻譜圖界面，清晰地看到當(dāng)前時刻不同頻率成分的功率等信息，以便及時做出決策和調(diào)整。

導(dǎo)體厚度測量

測量原理：在被測導(dǎo)體兩側(cè)相對安裝兩只傳感器（ Sensor A 和 Sensor B），其端面之間的距離 D 固定。 厚度的計算公式為 Thickness= D - (dA  + dB)，其中 dA   和 dB 分別為兩只傳感器所測到的金屬表面距離的精確讀數(shù)。

非接觸式測量：確保被測表面不受損傷。