基于嵌入式油品含水率检测系统的设计

文中设计了一种基于嵌入式的油品含水率检测系统。该系统硬件部分设计了电容-电压转换电路、温度测量电路、串口通信电路以及单片机最小系统电路等。通过设计的电容传感器来检测油中的含水量,把含水量的多少转换为电容传感器电容值的变化,最后根据相应关系计算出含水率。经实验研究表明,该系统含水率检测精度达到了0.01级,测量精度高、稳定性好。     

不锈钢焊条药皮温升开裂的产生与对策

本文分析了不锈钢焊条药皮温升开裂的特征以及对焊条工艺质量的影响,探讨了不锈钢焊条药皮温升开裂机理及工艺因素的影响,提出了控制药皮温升开裂的对策。结果表明,不锈钢焊条药皮温升产生的裂纹尺寸大小不一,形态各异;这些裂纹的性质属于药皮高温塑性不足或脆性开裂裂纹,药皮与焊芯间的分离或剥离属于粘结剂失效开裂。不锈钢焊条药皮温升开裂导致药皮脱落、熔滴粗化、飞溅增大、脱渣性变坏,增大了焊缝中的裂纹倾向和气孔敏感性,并使接头性能变坏。焊芯电阻大、温升高、膨胀系数较大是药皮开裂的主导因素,而药皮的高温塑性差,以及药皮与焊芯间粘结剂失效,是药皮与焊芯过早分离的诱发因素;焊接参数中,焊接电流对药皮开裂的影响最大,焊条烘焙温度（或药皮含水量）和焊条直径也有一定影响。提出控制药皮温升开裂的对策是：①改善药皮高温塑性。②提高药皮与焊芯间结合性能。③实现渣壁过渡形态或“准渣壁过渡”形态。     

应用于条干均匀检测的长直圆柱面电容传感器

鉴于传统结构的电容传感器不能多径向测量圆形截面棉条的缺点，提出采用长直圆柱面式电容传感器对棉条的均匀度进行检测，从而得到更准确的数据。根据棉条的介电常数与传感器电容值之间的关系，推导出长直圆柱面电容传感器的数学模型，并分析了传感器的结构参数对传感器电容值变化的影响。采用一种新型的基于充放电原理的微电容测量电路，测量加入不同粗细的棉条时，传感器电容值对应的输出电压，验证了传感器的数学模型。     

复杂电极结构的单片式电容传感器研究

提出了两种新型单片电容传感器结构,用ANSYS软件对不同参数的传感器进行了仿真,分析了被测物距离、电极间隙和电极厚度对传感器初始电容和灵敏度的影响,并通过实验对仿真结果进行了验证。结果表明,测量系统的灵敏度与电极间隙和被测物距离近似成反比,传感器初始电容值随电极结构复杂度提高而增大;电极厚度对电容值的影响非单调,存在最优值。     

一种新型电容式空隙率传感器仿真研究

该文提出了一种侵入式多环套状结构电极的电容传感器,并研究它对气液两相流空隙率测量的可行性。通过建立多环套状电容传感器装置的有限元仿真数学模型,运用ANSYS软件对电容传感器有限元模型进行了二维静电场仿真。其分析了极板间的电位分布,计算不同相分布下传感器的电容及变化量,分析空隙率的设定值与仿真值对比结果,并以层流和环流为例比较并分析传感器的灵敏度以及受流型的影响。仿真结果表明,多环套状电极结构电容传感器可运用于两相流的空隙率测量技术上,为多环套状电极结构电容传感器的设计提供了部分理论依据。     

原油含水率检测电路的设计

在介绍CAV424测量原理和变介电常数型电容传感器工作原理的基础上,设计了一种基于CAV424的电容传感器原油含水率检测电路.测量时,CAV424将电容变化量转换成差动电压信号,送给差动放大器INA101放大后形成与含水率对应的输出电压.通过试验表明:检测电路测量原油含水率与蒸馏水法测量值的差值在5%以内,较好地克服了电容法测量时调理电路易受寄生电容和环境变化影响的问题,具有测量准确度高,测量速度快,显示直观,安装使用简单,价格低廉,操作方便的特点.     

基于电容传感器的孔径测量装置

针对孔径尺寸的测量问题,将电容传感器应用到孔径测量中,提出了一种基于四点式电容传感器的测量方法。对电容传感器工作原理进行了分析,完成了非接触四点式电容传感器的整体设计和测头的结构设计,建立了电容传感器与孔径尺寸之间的关系。通过对不同直径的孔径进行模拟测量,验证该测量方法的可行性。研究表明,基于四点式电容传感器的测量方法不仅结构简单,还为不同直径的孔径测量提供了可能。     

一种新型地球物理电容性电场传感器研究

当前在地球物理勘探中使用的电场传感器探头—不极化电极存在一些不足,如要求电极具有较低的接地阻抗,这使其在沙漠、冻土、戈壁等高阻区应用较为困难。分析了电场传感器系统的等效电路,指出低频电容性电场传感器应用在地球物理电法勘探中的可能性,并设计出一种低频电容性电场传感器,该电场传感器可直接放置于地面,进行地电场的测量。为提高电场传感器测量的准确性,采用输入电容中和技术以抑制耦合电容变化所带来的测量误差。该电场传感器工作频率为0.1~1kH z。外场测试表明,该电场传感器具备准确测量地电场信号的能力,在工作频率范围内获得与不极化电极相似的测量结果,幅值差异小于5%。该电场传感器在高阻区的地球物理勘探领域具有较好的应用前景。     

基于数字式电容检测的机油品质传感器

针对汽车机油更换周期的问题,设计了一种基于介电常数变化的机油品质检测传感器,通过测量电容值来反映机油的介电常数。传感器采用圆柱型电容结构,并以数字电容芯片AD7745和STC12C5A60S2单片机设计的处理电路实现对电容的快速、准确测量。污油和净油按不同比例混合后获得的样品用于传感器性能测试,并将试验数据与AH2500A型电容电桥的同步测试数据进行对比。结果显示,传感器测量的电容值与标准仪器的结果基本吻合,误差不超过±0.2%,且电容值与污油比例之间具有置信度为0.989 7的线性关系。     

基于PCap01的智能多段式电容汽包水位计设计

为了解决差压式汽包水位计不能实现水位的全工况测量,使用中需要温度压力补偿及投用麻烦等缺陷,设计了一款智能电容水位计,该水位计传感器采用同轴圆筒式多段的电容传感器结构形式,传感器外极筒为一个整体,内极板设有多段,每段的间距足够小,电容的检测方法采用电容数字转换技术专用芯片PCap01,芯片集成了哈佛结构的数字信号处理器,通过编程能够实现多段传感器电容值的高速同时测量,单片机STM32F103C8T6通过SPI通讯接口控制电容值的读取,采集后的数据经过运算,通过D/A转换芯片AD421输出两线制标准的4m A~20m A信号,在4m A~20m A模拟信号的基础上叠加数字音频信号进行双向数字通讯。通过HART协议访问传感器的测量过程参数、设备组态、校准等信息。实验结果表明该水位计精度等级可以达到0.5,解决了水位测量的温度压力补偿问题,可以满足工业现场要求。     

球型极板电容位移传感器的设计与研究

设计了一种球型极板结构型式的电容式位移传感器。球型极板结构探头既能从原理上消除边缘效应带来的影响,又有效解决了传统平行板电容传感器的对中问题。以AD7747为核心的电容检测电路,集成度高,稳定性好,能够有效实现电容测量的数字化。对所设计传感器进行静态标定实验,通过最小二乘法多项式拟合方法对电容值与位移间的非线性关系进行拟合处理。结果表明:有效直径为1.25 mm的球型极板电容位移传感器,在20 min、0.5~100μm测量范围内稳定性能够达到0.002 pF,最大重复性误差为0.219%,在10μm测量范围内,分辨力能够达到20 nm。     

气固两相流固相浓度电容式传感器优化设计

本文建立了一种螺旋式电容传感器的数学模型,并基于该模型对传感器结构进行了优化设计。优化后的结构可以产生较均匀的灵敏场分布,实测结果表明,优化后的传感器电容值与固相浓度具有良好的线性关系,测量点的线性相对偏差小于0.8%,适用于气固两相流固相浓度的测量。     

一种参比电容传感器接口电路设计及性能评估

基于电容传感器的气固两相流测量技术被认为是最有前途的气固流测量技术,而电容传感器接口电路是电容传感器乃至电容法气固两相流测量技术研发和应用的关键.微小电容测量的难点在于杂散电容的存在以及电磁干扰,而张弛振荡电路可以通过差动结构消除待测电容两端的杂散电容,电路工作稳定性较高,电路还可以将电容值通过振荡的方式转化为只有高低电平的脉冲宽度,便于不受干扰的传输测量结果,同时使用合理的微处理器可实现对脉宽的高精度测量,从而提高测量电路整体的灵敏性与分辨力.为了应用于气固流相浓度测量,使用带参比电容的张弛振荡电路,并进行了性能测试.结果表明,带参比电容的张弛振荡接口电路迟滞误差为0.30％,非线性误差为0.30％,重复性误差为0.32％,可以在气固两相流相浓度测量中应用.     

电容式三相流含水率测量方法的研究

针对三相流含水量在线测量,提出电容传感器数字化的测量原理,给出了测量电容微小变化量的具体办法.     

高钛型立向下焊焊条工艺性能研究

介绍了高钛型立向下焊焊条的特点,在大量试验的基础上分析了该焊条特殊的工艺性能及其影响因素,尤其是熔渣性质对工艺性能的影响规律。通过优化焊条药皮配方,获得具有优良工艺性能的立向下焊焊条。     

电容式传感器在液位测量中的应用研究

在传统电容传感器液位测量的基础上,该文采用了一种改进型电容液位测量的方式。综述了改进电容传感器的工作原理,解决可传统电容测量与被测介质有关的技术难题,结合单片机技术,设计了电容传感器的液位测量电路,通过转换电路把电容变换转换电压输出,通过软件计算液位高度,减小了电容与电压转换的非线性误差。实验测试证明,该测量系统性能可靠稳定。     

基于电容传感器的数字式飞机燃油油量测量系统的设计

介绍了利用电容传感器测量飞机油箱内油量的原理,给出了基于电容式传感器数字式油量测量系统的详细设计方案,并从理论上定量地分析了该电容传感器主要测量误差,这对提高油量测量系统的测量精度提供了理论依据,阐述了系统软件设计思想.设计的电容传感器具有结构简单、使用方便、精度高等特点.     

便携电容式棉花含水量测量仪

电容器容值大小与极板间材料的介电常数有关,用聚酰亚胺湿敏材料为介质构成测量电容,电容容值反映棉花含水量,据此原理设计了棉花含水量测量仪,介绍了测量探头主要组成部分及测量原理,分析了电容测量电路,给出了测量仪电路框图和主程序流程。解决了测量仪电路框图和主程序流程。解决了电阻测量法检测干燥棉花精度不足的问题,测量仪功耗低,体积小,符合便携要求。     

倒U电容式船舶液柜动态液位测量技术研究

设计了一种倒U电容式船舶液柜动态液位测量技术。基于电容器电容值正比与其中的液体含量,设计了具有‘呼吸’功能的倒U电容传感器,搭建了电容信号检测和处理系统,分析了装置的性能及检测误差,实验研究了检测电容值与液位高度的关系,以及液柜摇晃对液位检测的影响。研究结果表明,倒U电容传感器的检测电容值与液位高度存在线性关系,并且,在横摇角度为20°、横摇周期为3s的模拟船舶摇晃情况下,检测电容的相对误差小于4%,可较好地实现动态液位的判定。本技术具有结构简单、灵敏度高和稳定性好等特点,有望广泛应用于实船液柜动态液位检测。     

基于三层悬臂梁结构的电容式风速传感器设计

为解决传统电容式测风传感器的输出非线性,设计了一种基于MEMS微机械加工技术的电容式风速传感器.传感器的敏感结构创新性地采用了一个三层结构的悬臂梁,这种三层结构的悬臂梁构成了一个平行板电容器.风力作用于传感器敏感结构引起电容器的极板面积、极板间距以及绝缘层介电常数的变化,从而引起电容器输出电容的变化,通过测量传感器输出电容的变化值可以实现风速的测量.基于流体力学原理和多层悬臂梁理论对传感器进行了理论分析,并为传感器设计了制作工艺流程.