电容传感器式测微仪

本文叙述了用电容传感器测量位移、长度、厚度、压差等物理量的方法和原理。介绍了各种电容传感器的结构形式和应用场合。介绍了各种测量电路的优劣。文章指出了电容传感器的优点、存在问题及解决这些问题的办法。并重点介绍了 JDC 电容测微仪的性能和采用的技术措施。     

检索式数字水位传感器智能变送器的设计

检索式数字水位传感器是太原理工大学测控技术研究所自主研发的一种新型水位传感器,其基本原理是利用不同位置的信号采集电路来采集水中传播的电信号,从而确定水位的位置.针对检索式数字水位传感器实际工程使用的要求,本文提出了一种配装检索式数字水位传感器的智能信号变送器的设计.该智能变送器能够根据用户的需求控制传感器进入相应的状态,提高了传感器的智能化和低功耗水平.文中详细阐述了智能变送器的软硬件设计,探讨了实现检索式数字水位传感器实际应用的低功耗技术途径.     

高精度调频式电容位移传感器

设计了一种单极板调频式电容位移传感器,可实现非接触微位移测量.其原理为通过双路差频方法得到位移-频率的调制信号,再由乘法器鉴频得到位移变化量.电路包括测头及LC振荡电路、本振电路、混频下变频电路和鉴频电路.实验表明该传感器分辨力达到5 nm,并具有较好的线性度.     

面向CFRP板材的平面式电容传感器设计优化

碳纤维复合材料(CFRP)近年来被广泛应用于航空航天领域,实现其结构完整性检测对于航空航天安全至关重要。基于CFRP层合板的各向异性电学特性,提出利用平面电容传感器实现其结构性损伤检测,该方法具有成本低、非侵入、无辐射、操作简单等优点。比较分析了4种不同形状的平面式电容传感器,通过COMSOL软件构建CFRP层合板的3种典型损伤模型,从信号强度、灵敏度、信噪比、测量动态范围和相关系数等指标分析比较4种电容传感器。同时,结合实际测量数据,比较了CFRP表面损伤半径分别为5、2和1 mm时4种传感器的检测性能。结果表明,三角形传感器在相关系数指标上相比于其他传感器有至少9.8%的检测精度提升,能够有效检测和识别CFRP层合板的缺陷。     

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,设计了一种新的电容阵列液位传感器。该传感器将电容一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微小电容检测电路,应用单片机XC886控制小电容器的选通、数据的采集和处理,计算出液位值,并通过CAN总线传送给上位机,实现实时监测。实测结果表明:该传感器受温度影响小、精度高、输出稳定,精度优于1%FS,零点漂移小于2×10-5FS/℃.     

电容层析成像系统传感器设计新方法

在电容层析成像系统中,为了提高重建图像的精度,常用的方法是提高成像传感器的极板数目,以获得较多的图像重建所需的独立电容测量值数目,但这种方法是以牺牲检测场的灵敏度为代价的。该文提出了一种在有限极板数条件下通过改变极板的组合方式成倍提高成像系统的独立电容测量值数目的方法。仿真结果表明该方法在不降低检测场灵敏度的前提下提高了电容测量值数目,从而提高了图像重建质量。     

直测式5V供电霍尔电流传感器设计

针对市面上采用磁平衡原理的5 V电源供电霍尔传感器输出功耗过大及单纯采用PN结温度补偿方案对直测式原理霍尔传感器无法将产品供电电压降至5 V等问题,提出了采用具有正温漂系数的线性恒流源LM134作为霍尔传感器的温漂补偿元件的设计方法,最终实现了低电压、低功耗、低成本、高可靠的霍尔传感器设计,该产品广泛应用于各种低压供电检测系统。     

新型电平衡式差动电容测微仪

阐述了新型电平衡式差动电容测微仪的工作原理、硬件结构设计及其软件实现方法.应用LabVIEW对传感器的输出信号进行检测,获得位移数据、曲线和图形.与其他测微仪相比,具有更高的灵敏度、更高的检测精度和更好的线性度.     

尺式电容传感器特性分析及应用

提出了一种新型尺式电容传感器,并对其灵敏场作了分析。通过有限元分析的方法,对比了不同电极间距下的传感器灵敏场。随着电极间距的增加,灵敏场强度降低,但均匀性更好。计算结果显示,尺式电容传感器的灵敏区域位于电极间。设计传感器壳体时,在保证机械强度的条件下应尽量降低其厚度,以提高传感器的灵敏度。最后,根据尺式电容传感器的特性给出了典型应用。     

调幅式电容位移传感器的峰值检波电路设计

针对调幅式电容位移传感器解调过程中由系统不确定相移导致的信号解调不准确问题,提出了一种基于改进的峰值保持电路的调幅式电容位移传感测量方法。首先,分析了调幅式电容位移传感器及其检测电路的工作原理,在研究调幅信号附加相移产生机理的基础上,提出了延迟反馈式峰值保持电路,用以去除附加相移对峰值解调的影响。然后,设计并制作了调幅式电容位移传感器,并对其各个性能指标进行了测试。最后,对实验结果和误差进行了分析。实验显示,提出的峰值保持电路的输出线性度优于0.05%,制作的传感器在0～25μm内数据测量稳定性优于10nm/30min,传感器测量偏差最大值为36nm。结果表明,采用延迟反馈型峰值保持电路有效地解决了系统不确定相移带来的峰值检波不准确的问题,所制作的电容传感器满足了高精度测量的要求。     

基于阵列式电容传感器的流速测量

为了解决气固两相流物体在管道中传输速度难以测量的问题,设计了一种基于阵列式电容式传感器系统的硬件和软件。硬件部分包括电容式阵列传感器的设计、流速测量电路、以太网通信模块和模数转换模块等。软件部分主要包括基于STM32F429最小系统的软件设计、电容数据采集转换程序以及以太网通信程序等。实际实验结果表明,测得流速数据的实际值相比于理论值误差在5%以内,该系统具有稳定性好,测量精度高,传感器设计简单等特点。     

基于GSM网络的无线压力传感器测水位系统设计

给出一种基于GSM网络的无线压力传感器测水位系统设计。采用压阻式压力传感器和二维正交函数最小二乘拟合算法,将压力信号和温度信号互相补偿达到高精度;其次GSM网络广泛、节省人力物力成本。它能远程实时监测整个排水系统的水位,根据水位的监测结果判断路段排水情况以及及时抢修。     

高效水位传感器自动测试系统的设计

设计了一种高效水位传感器自动测试系统,上位机通过USB转232接口连接气压控制器,通过气压控制器控制密闭气室的气压达到一个设定值,上位机通过MODBUS协议依次从频率表读出连在密闭气室上的水位传感器的实际频率,将该气压值下的期望频率减去实际频率得到频率误差,根据是否超出规定的误差范围来判断该水位传感器在该气压设定值是否合格。重复上述步骤,完成多个气压设定值下的水位传感器测试,如果水位传感器在所有气压设定值都合格,则判断该水位传感器合格,否则为不合格。结合计算机控制软件,能一次完成对多个水位传感器的测试。现场使用情况表明,该系统大大提高了水位传感器的测试效率。     

新型油液监测电容传感器的设计

结合当前机械设备润滑油监测技术及润滑油状态分析,从工业应用角度出发,设计一种两对半圆形极板交错式电容传感器。利用有限元法和正交试验设计方法对结构参数进行优化。     

MEMS低频水声电容传感器的设计

针对低频水声信号的探测需求,设计了一种MEMS低频水声电容传感器。为适应水下工作环境,改善振膜的承压性,将电容敏感结构整体置于硅油中,同时在振膜上开设6个对称均匀分布的小孔,以降低硅油压膜阻尼。文中介绍了MEMS低频水声电容传感器的工作原理,通过机械建模结合ANSYS Workbench有限元仿真分析,确定了电容敏感结构的结构参数及性能指标。电容敏感单元采用了C-SOI加工工艺方法,传感器振膜和空腔分别定义在SOI片和硅片上。MEMS低频水声电容传感器的谐振频率为5 498.6 Hz,灵敏度为-148.4 d B。     

射频电容传感器的原理与设计

射频电容法是测量油品含水率的新方法。本文论述了该方法中的射频电容传感器的测量原理,并对传感器敏感探头进行了设计,。实际重油含水率标定测量结果表明该系统的最大非线性误差为±０５％。     

电容液滴传感器

电容液滴传感器是利用液滴头和环形极板组成的特殊电容传感器，将液滴体积的变化转化成电容量的变化，从而间接测量液滴的体积。文中具体介绍了电容液滴传感器的工作原理，同时给出随液滴生长过程液滴体积的变化规律，并用图像处理的方法对液滴体积进行计算，得到基于频率的液滴体积变化曲线。     

电容分压式传感器在电力系统中的应用探究

从传统电容式电压互感器的特点出发,介绍了新型电容分压式电压传感器的基本原理、性能特点、系统结构和典型应用情况,指出其具有良好的应用前景。     

阵列式静电-电容传感器灵敏度特性研究

结合静电和电容传感技术各自的特点,提出了阵列式静电-电容传感器用于气固两相流中固相颗粒的局部速度、局部浓度以及局部流量测量。利用静电极片阵列与电容极片阵列获取管道内颗粒的速度分布与浓度分布,进而计算出颗粒的局部流量。该阵列式传感器参数测量的准确性直接取决于它的空间灵敏度分布特性。对静电极片阵列和电容极片阵列的灵敏度特性进行了研究。首先,建立了静电极片阵列的三维静电场模型,通过有限元法分析静电极片阵列的结构参数(电极长度、电极覆盖角等)对传感器灵敏度特性的影响;然后根据电磁场理论建立电容极片阵列的数学模型,并对其进行数值计算,研究管道厚度、管道介电常数、电极覆盖角等参数对传感器灵敏度特性的影响;最后搭建了传动带装置进行了实验研究,实验结果证实了模拟结果的准确性,为阵列式静电-电容传感器的优化设计提供理论依据。     

电容阵列柔性压力传感器设计与分析

针对现有的柔性电容式压力传感器精度低、重复性差、大面积应用难度大等缺点,设计了一种柔性电容式压力传感器,可用于生理信息监测或机器人皮肤等领域。该传感器结构基于交叉电极式电容阵列,材料及制备工艺简单,易于大面积扩展应用,可对接触状态进行定量反馈。实验表明,该传感器能够感知0~70 k Pa范围的压强,可清晰分辨人手、脚等接触压力信息;电容灵敏度约1.17%V/k Pa;响应速度可达30 f/s,可实现压力信息的实时图形化显示。