单管计算电容式燃料液位传感器理论特性研究

由于计算电容原理在电磁计量领域具有极高的准确度,将其应用在传感器的研制上具有重要的现实意义.针对传统双层套筒的电容式液位传感器在加工及装配过程中极易引入误差、存在毛细现象等问题,首次将计算电容原理运用在燃料液位测量领域,对计算电容原理进行深入研究,设计新的计算电容结构并对其进行修正,同时结合新的结构建立新的燃料液位测量模型,得出相应的修正系数及液位测量公式.最后,以纯度为99.8%的无水乙醇作为被测燃料进行液位测量试验,燃料液位变化范围为180 mm,输出电容值在0.6 pF~17 pF之间,实验结果表明:燃料液位与传感器输出电容值具有良好线性关系,线性度达到0.48%.该研究为计算电容原理在工程中的应用奠定了理论基础.     

液位测量传感器系统的设计与实现

为测量深井液面的高度,针对其口径小、深度大等特点,克服了一般传感器在其测量上的缺点,设计了一种电容式液位传感器系统;它利用被测液体的导电率,通过传感器测量电路将液位高度变化转换成相应的电压脉冲宽度变化,再由单片机进行测量并转换成相应的液位高度进行显示,详细描述了传感器的结构、原理、硬件设计及测量方法,同时对电路波形、实验数据进行了分析;模拟实验表明,该系统对液位深度、时间、温湿度等具有测量、显示与设定功能,并具有结构简单、成本低廉、性能稳定等优点。     

基于电容传感器的毛细管粘度计液位自动检测方法

针对现有毛细管粘度计液位手动计时检测方法的不足,设计了一种电容式液位传感器,提出了基于电容式液位传感器的毛细管粘度仪自动液位检测方法.通过实时跟踪电容量的变化,采用基于极大值判别的一阶差分阈值法自动判定计时起点和计时终点,实现毛细管粘度计的液位自动检测和自动读数,研制了智能粘度仪.结合实验结果,分析了电容式液位测量的误差因素并给出了去误差方法.智能粘度仪的实际应用表明,这种液位检测方法测量准确,抗干扰能力强,适用于重力式毛细管粘度计的液位自动检测.     

智能化铁路罐车液位测量系统的设计

设计了一种智能化铁路罐车液位测量系统。系统采用电容式差压传感器来获得罐车内液体的高度,采用热敏电阻器作为温度探测元件对系统进行温度补偿。传感器的输出通过C/U转换电路及A/D转换后输入单片机进行数据处理显示罐车内液位的高度。实验表明:测量系统的分辨力达到1 mm;测量误差不大于±5mm。该系统对于液位的测量具有较高的精度,可以实现铁路罐车液位测量的自动化。     

电容式液位测量系统的设计

电容式液位测量系统是基于改变介电常数时,电容器的电容量变化的原理来测量液位的。利用电容式传感器,ADC0809,8031,2764,8155单片机和LED数码管等组成测量系统,对煤油的液位进行测量。它具有设定液位、显示当前液位和声光报警的功能。实验表明:该系统能对导电液体的液位测量,并具有结构简单、成本低、性能稳定等优点。     

基于CAV444的电容式液位传感器设计

介绍了电容式液位传感器的测量原理,提出了一种基于新型电容测量集成电路芯片CAV444的电容式液位传感器的设计方案。测试结果表明,该传感器性能稳定,测量精度较高,误差较小,能够满足低浓度瓦斯输送安全监测系统的水位监测需求。     

一种电容阵列式液位传感器的设计与实现

通过对电容式液位传感器的分析与研究,设计了一种新型电容阵列式液位传感器.介绍了电容阵列式液位传感器的原理和设计方案.将电容-极板设计成阵列式结构,另一极板共用,采用基于充放电原理的电容检测电路,用单片机STC89C52控制传感器中电容器的选通、数据的采集和处理,并计算出液位值,输出转换成4～20mA电流信号.实测结果表明:该液位传感器精度可达0.3%FS,零点输出稳定,漂移小,受温度影响小,热零点漂移指标优于2×10-5FS/℃.     

基于电容感应元的多层液位传感器的研究

在分析各种液位传感器的基础上，提出一种新型的基于电容感应元的多层液位传感器。介绍了其小电容节点式的结构、电容感应元的测量原理及误差分析，最后给出了变送器的设计思路。该传感器能满足一定使用条件下多层液位的测量。     

基于神经网络的电容式压力传感器非线性校正

当环境温度变化时电容式压力传感器的非线性响应特性也发生很大的变化,为了实现对电容式压力传感器的响应特性进行自动非线性补偿,提出了基于神经网络的智能压力传感器。该系统由两个神经网络组成,一个实现对温度的补偿,另一个实现非线性补偿。仿真结果表明,补偿后的传感器输出误差低于满量程的±2.5%。     

微分法实现与介质无关的电容式液位测量

电容式液位传感器因价格低廉、结构简单,广泛应用于工农业生产和医疗卫生等不同领域.由于需要预知被测液体的介电常数,且必须定期标定,因而其应用范围受到极大限制.分析了现有电容式液位测量方法存在的问题,在此基础上采用等高、对称布置,且结构参数完全相同的一对直角三角形平行平板电容器同时进行液位的测量,并利用微分方法消除了被测液...     

基于ANSYS有限元法的电导率传感器分析

提出了一种结构简单的新型非接触电导率传感器。从原理出发,采用ANSYS有限元方法,通过建立有限元模型、定义材料属性、网格划分、设置边界条件、加载和求解等,得到了溶液电导率分别与传感器电感和电容之间的关系。利用该传感器对几种已知电导率溶液进行了测试,结果显示其测量的最大相对误差为0.64%,从而证明所提出的传感器测量方法不仅测量精度可行,还提高了测量的冗余度和可靠性,具有很高的商业应用价值。     

MEMS硅铝异质结构压力传感器的设计制作与测试研究

金属半导体异质混合结构是一种特殊的压阻结构,其具有高于传统MEMS压阻式压力传感器的压阻性能.鉴于此,设计和研究了一种由掺杂单晶硅和金属铝混合形成的MEMS异质结构压力传感器.首先结合理论模型和ANSYS有限元模拟仿真分析了硅铝异质结构传感器的灵敏度特性,然后通过MEMS工艺制作了硅铝异质结构压力传感器芯片,并对其进行了封装与测试.实验结果表明,硅铝异质结构压力传感器的灵敏度可达到0.1168 mV/(V·kPa),而利用参考结构能够明显减小环境温度对其性能的影响.在此基础之上,本文采用基于遗传算法改进的小波神经网络对传感器的温度漂移和非线性误差进行了补偿,补偿后硅铝异质结构压力传感器的测量误差小于±1.5％FS.     

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。     

单极板微位移电容传感器结构设计与优化

根据单极板微位移电容传感器结构优化设计的问题,提出了一种基于纵横推进法的电磁场仿真参数化建模方法。在建立合理的单极板电容传感器电磁仿真参数模型基础上,首先通过仿真实验选择保护环和绝缘层缺口的最优值。然后依据仿真得到的最优值,选择结构与最优值接近的电容传感器产品对比,取得了较好的研究结果,电容仿真值与实际测量值误差小于0.3%。最后对电容传感器极板倾斜对测量结果的影响进行了研究,极板倾斜2°时测量误差为1.6%。电容传感器结构优化结果满足实际工程要求。     

电容式液位传感器的有限元计算与误差分析

采用有限元分析的方法,建立了双筒形电容式液位测量传感器的数学模型。分析了传感器的电容值与结构参数、被测介质的介电常数、定位销个数的关系,总结出电容量随液位高度变化的规律。分析了内外筒轴线平行度与同轴度偏差。标定实验表明:传感器在0~500mm范围的测量精度为0.2mm。     

一种双电容式料位传感器

采用双电容器的结构设计了一种新型双电容式料位传感器。传感器结构简单,安装灵活,可工作在恶劣的环境中,可减小因温度和湿度造成的测量误差,可减小分布电容和寄生电容对测量结果的影响,不仅适用于金属容器,也适用于非金属容器的料位测量。     

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%。     

基于GA-WNN温度补偿的红外CO2气体传感器系统研究

为了提高红外CO2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先基于计算流体动力学（CFD）仿真计算,研究了传感器腔内气体辐射功率吸收效率与腔体结构之间的关系,模拟结果表明：当圆柱腔体的直径与内壁反射率固定时,腔体结构存在最佳腔长可使传感器红外辐射功率吸收效率达到最大。然后基于CFD仿真的结果设计和实现了CO2气体传感器,并开展了实验比对与验证,进而着重研究了环境温度对气体测量结果的影响。实验结果表明：在5~45oC温度范围内,传感器在0~2000 ppm浓度范围内的测量误差随着温度升高而显著增大。最后采用遗传小波神经网络算法（GA-WNN）对传感器进行了温度补偿,数据融合补偿后传感器的温度漂移得到了较好的抑制,其绝对误差小于±70 ppm,在非样本温度点下,整体平均误差小于±100 ppm,表明CO2气体传感器的测量精度得到了较好的提升。     

A novel capacitive pressure sensor and interface circuitry

A novel capacitive pressure sensor with the island-notch structure is introduced. Its theory model is established based on the structure theory of the plate capacitive pressure sensor. The relationships between the external pressure and capacitance of the capacitive pressure sensor with the island-notch structure are studied by using the method of the finite element analysis (FEA). The results show that the linearity of the capacitive pressure sensor with island-notch structure reached up 0.9941 in the linear measurement zone, the sensitivity reached up 0.0019 pF/kPa, and the measurement range of the capacitive pressure sensor is enlarged. Thus, the contradictory among measure sensitivity, linearity and measure range is effectively relieved in the capacitive pressure sensors with island-notch. In addition, the interface circuitry of the charge transfer is designed, and the performance of the interface circuitry is analyzed.