微小型一体化电容式测压器的设计与实现

设计了一种高精度、低成本的微小型电容式测压器.该测压器利用壳体本身作为压力敏感元件,将压力信号的改变通过瞬变小电容转换电路转换为电容值的变化,利用差动式直流充电法将电容信号转换为单片机可以采样存储的电压信号.该电容式测压器具有功耗低、体积小、分辨率高、成本低的特点.详细阐述了微小型电容式测压器的基本原理和具体实现,并通过比较ANSYS软件仿真结果和实测数据证明其可行性.     

适用于电容式MEMS传感器的微小电容检测系统

针对电容式微机械陀螺测量困难的问题,设计了基于电容检测芯片AD7747和STM21F405单片机组合的微小电容检测系统。该系统主要包括I2C数据通信模块、串口通信模块、Flash存储模块以及单片机控制模块。最后通过实验来对其性能进行测试可得,该系统能够实现对微小电容的精确测量,分辨率可达1.6 fF,能够满足对电容式MEMS器件微弱信号的检测。     

基于电容式差动敏感元件的液位测量系统

提出一种新型的数字式液位测量系统,系统采用电容式差压敏感元件将液位的变化转换为电容量的变化,设计了C/U转换电路,电路的输出只与差动电容的变化有关。实验表明:测量系统的分辨力为1mm,液位测量误差≤5mm。     

电容式微机械陀螺接口电路

接口电路是电容式微机械陀螺研制中的关键技术之一.给出了一种通用的电容式微机械陀螺接口电路方案.该方案包括电容检测和信号处理两个模块.相位相反幅度相同的两路高频载波加在敏感差动电容的两端形成敏感电桥,另一频率的高频载波叠加了驱动信号后加在驱动差动电容两端形成驱动电桥,质量块作为所有电容的公共端连接两电桥接虚地的放大器,构成前置电容检测模块;后续的带通滤波电路将驱动和敏感信号分离,各自解调滤波得到两个模态相应的振动信息,驱动振动对敏感振动再次解调即可得到和输入角速度信号成线性关系的直流电压.采用音叉电容式陀螺进行实验,结果表明该电路能够有效的能够有效的抑制寄生电容和各个接口电容之间电耦合的,电容分辨率可以达到10-15F.     

用于电容式传感器的差动线性电路

提出了一种差动电容式传感器的前置电路 ,基于电容 /电压转换的原理 ,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系 ,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。实验表明 ,被测电容分辨力为 8fF ,灵敏度可达 3.82× 10 11V/F。实验结果和理论分析具有良好的一致性     

电容式传感系统数据处理电路的设计

传感器技术是现代自动化和信息化产业的重要组成部分,电容式传感器以其非接触测量、稳定性好等优点在微机电系统中有着广泛的应用。提出了一种电容式传感系统数据处理电路的设计方法,阐述了传感系统的组成,主要设计了电容转换电路,差动放大电路和低通滤波电路,在电路设计过程中通过Multisim10软件进行了电路仿真测试和数据分析。经...     

差动电容小位移传感器检测电路设计

介绍了一种用于差动电容式小位移传感器的信号检测电路。该电路由相敏检波电路、移相电路以及低通滤波器三部分组成,采用相敏检波原理,能很好地实现0.15mm以内的位移测量,并能够很好地判断出位移的方向。该电路结构简单、便于调试、使用方便、成本低。采用该检测电路对差动电容小位移转换电桥的输出信号进行处理,实验结果表明：此方法具有较好的稳定性和抗干扰性,线性度达0.492％,灵敏度达0.6291V／mm。     

基于MEMS传感器的水汽测量系统

提出一种基于MEMS技术的电容式传感器,结合ARM Cortex-M3嵌入式处理器搭建电容式水汽测量系统的测控系统,以实现大气环境中的高精度湿度测量。为提高测量精度和分辨率,利用24 bitΣ-Δ数模转换器测量露点和温度。通过PID控制算法对半导体制冷器进行控制,使贴有MEMS露点传感器和温度传感器的制冷器冷端表面温度降低。当MEMS露点传感器表面温度低于露点时,其表面会产生露珠,引起MEMS电容增大。MEMS露点传感器电容值可以通过24 bitΣ-Δ电容数字转换器测量。通过Goff-Gratch方程和露点湿度转换关系,可计算出到大气湿度。测量结果表明,该系统的露点测量精度可达约±0.2℃。     

电容式涡街流量计的结构与抗振性能

阐述了SWINGWIRLⅡ电容式涡街流量计采用的差动开关电容的结构原理,并对其抗振能力特别强这一特点作了详细分析。     

基于计算机的电容式湿敏元件测试系统及应用

介绍了一种基于计算机技术的新型智能电容式湿敏元件测试系统。该系统采用计算机及单片机技术,应用两次积分复数测量法测量湿敏元件的电容值和品质因数(Q)值。该系统实现了自动化测试,具有数据处理、分析计算、记忆、图表处理等多种功能,还可同时测量湿敏元件的灵敏度、湿滞、线性度等。电容值测试精度达到±0.1pF,Q值测量精度达到±5%。     

相邻金属孔间壁厚现场检测系统关键技术的研究

相邻金属孔间的壁厚测量以往都是根据镗床加工过程中的进刀量计算得出,精度较低.本文提出了一种应用电容传感器对两个金属孔间壁厚在线检测的系统.基于电容传感器,研究了电容测头的电场边缘效应的影响及保护环的宽度选择,设计了测量孔壁的电容测厚传感器进行差动测量.系统由两个距离确定的电容差动测厚传感器、测量电路、A/D接口及软件组成的.对壁厚2 mm,孔径3 mm的相邻金属孔壁厚的测量实验显示,误差达到0.3 μm.系统属于非接触测量,无需修正测头及工件变形误差.此系统测量精度高,测量速度快,操作方便,全套仪器便携,是解决相关壁厚现场精密检测问题的好方法.     

多通道振弦传感器同步测量系统

桥梁健康监测中需要对多个传感器进行同步测量,目前的振弦传感器测量系统所采用的多个传感器分时异步测量方式,无法满足实际应用需求。提出一种多通道同步激励,同步测量的设计方案,给出了系统总体结构。硬件方面详细介绍了信号调理、激励驱动电路以及温度测量模块的设计思路。软件部分给出了系统软件工作流程,并详细阐述了扫频激励策略和振弦信号多通道同步测量方法的实现。实际应用证明,设计方案合理,系统运行可靠,测量精度高。     

新一代大坝智能数据采集终端的设计与实现

随着大坝岩土监测系统中传感器测量技术的快速发展,各种测量原理(差阻式、振弦式、电压电流型、电容式、智能通讯型等)的传感器得到了大量应用。出现了同一测量地点,使用不同测量原理传感器进行数据对比和校准的情况。并且在后期的维护和数据分析中,多种类传感器之间进行替换,这就要求自动数据采集装置具备任意通道接入多种类型传感器并能进行数据读取和存储的功能。同时随着无线通信的快速发展,对其数据传输方式也提出了更高的要求。装置不仅能通过串口和网口来实现各种数据的交互,也应具备通过手机WiFi实现数据交互和通过4G/GPRS或NB-lot无线技术进行实时数据召测、历史数据读取、参数修改、应用程序远程升级的功能。该装置由于其在上下位机交互,工作稳定性等多方面的优势,特别是远程程序升级技术在实际工程中得到了成功的应用,为水利工程的安全监测提供了准确可靠的数据。     

平面电容传感器设计及在材料探伤中的应用研究

材料内部不同损伤具有不同的介电特性,利用平面电容传感器可以实现无损检测。平面电容传感器电极位于同一平面,敏感场非均匀分布,电极结构是影响传感器敏感场分布的主要因素。研究敏感场分布特性有助于提高传感器测量精度。本文基于有限元研究了不同电极结构的平面电容传感器,仿真结果表明,矩形叉指电极敏感场分布均匀性好。分别优化矩形叉指电极和圆形电极结构参数,并基于PCB工艺研制传感器用于材料损伤检测。实验验证了平面电容传感器用于材料探伤的有效性,且矩形叉指电极传感器测量效果优于圆形电极。     

基于PCap01的电容式冰层测厚传感器系统设计

介绍了一种基于PCap01微小电容检测芯片以及电容法来测量河道冰层厚度的方法。水结成冰的过程中,电容值会随之发生变化,通过对电容值的检测可以间接的获得冰层的厚度。由于空气、水和冰的电容值较小难测量,现采用最新微小电容测量元件PCap01-AD、低功耗单片机MSP430F149、12864液晶显示模块和基于LabVIEW开发平台制作的上位机界面组成冰层厚度测量系统。其中PCap01-AD电容测量芯片通过SPI通信与单片机连接,上位机实现了数据的实时处理、显示和存储。实验结果显示,该系统结构简单,测量精度高,实用性强,功耗低,非常适合野外河道冰厚的测量。     

形态滤波和空间滤波在两相流速度测量中的应用

为了快速、准确地对气固两相流速度进行测量,介绍一种利用形态滤波和空间滤波处理气固两相流信号的基本方法,首先研究电容传感器的空间滤波效应,并找出固体速度和电容传感器带宽之间的关系.然后通过对一维形态滤波算法理论进行分析,推导出可用于实时运算的形态滤波方法,此方法具有处理速度快,滤波效果好,适用性广的特点,可应用于多种信号的实时处理中.然后利用形态滤波确定传感器的带宽,进而求出固体速度.最后给出仿真实验结果,仿真实验结果表明:该方法可以满足气固两相流速度的测量要求.     

微机械电容式加速度传感器信号电路设计

介绍了一种可用于差动电容敏感的加速度传感器的信号检测电路,给出了在电路中所用的电子元器件,同时进行分析,得到电路的输出电压和传感器信号电容变化量之间的关系.实验结果表明,该电路的线性高,测量差分电容变化的灵敏度好,是一种具有实用价值的微差分电容测量接口电路.     

渗压计测量的关键技术研究

振弦式渗压计是土建测应力较为先进的高精度传感器之一.设计和实现了一种能够实时监测的渗压测量模块,较好地解决了该传感器测量时信号微弱、距离远、干扰大、校准要求高等难点;同时设计了一种实用高精度热敏电阻器测量模块,实现了对振弦式渗压计的校正.该模块与同类的监测仪器相比,具有结构简单、精度高、扩展性好、抗干扰性强等优点.     

基于AD7746的电容法间隙测量应用系统研究

为精确测量航空发动机部件间隙,针对电容法间隙测量进行了应用研究,重点设计了基于可编程电容—数字转换器AD7746的电容法间隙测量应用系统。采用驱动电缆法等措施,以减小寄生电容,提高抗干扰能力,并通过对AD7746内部可编程寄存器的补偿设置实现宽范围、高精度测量。该系统在自行设计的实验台架上进行多次实验,表明系统具有较好的线性度、重复性和较高的测量精度。最后,提出了电容法测量发动机叶尖间隙的方案。     

一种新型光学测量系统在高温环境中的应用研究

提出了一种高温条件下的在线光电测量系统,可直接用于浮法玻璃锡槽内玻璃成型区的玻璃厚度测量。建立了一种自动补偿玻璃板上下表面倾斜的单像机双目视觉传感器模型,变双CCD摄像机结构为单CCD摄像机结构。通过加装一组对称光学反射镜,镜像出一对虚拟摄像机,可在同一个CCD像面上采集到存在视差的2幅图像,从而消除玻璃板上下表面倾斜角引起的系统误差;同时,完成传感器在高温恶劣环境中的二维定位,保证了仪器设计基准与测量基准的统一。分析了高温气体湍流条件下激光传输光线起伏效应和光线起伏对激光测量系统性能的影响,提出利用先验法补偿系统热致光学误差;通过实验和在线实际应用证明:该系统测量精度能够满足玻璃厚度在线测量的要求。