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。     

纳米时栅位移传感器电场分布与误差特性研究

针对现有纳米测量技术量程小和测量环境要求苛刻等不足,提出研究一种以高频时钟脉冲作为计量基准的新型纳米位移传感器,利用差动平行电容极板构建的交变电场进行精密测量.为了优化传感参数并提高测量精度,对纳米时栅传感器在不同参数条件下的电场分布与误差特性进行了研究.首先根据其测量特征,利用ANSYS软件建立二维仿真模型,对不同参数条件下传感器的电场分布进行分析;再通过实验验证,找出不同参数与误差特性之间的关系;最后根据仿真和实验结果,对传感参数进行优化设计.实验表明:在200 mm测量范围内,传感器精度达到±300nm.为纳米时栅优化设计和精度提高提供了可靠的理论依据和技术支持.     

高精度电容式位移传感器关键技术的研究

研制了一种高精度电容式位移传感器,详细介绍了该传感器的基本工作原理和提高传感器精度的关键技术,对电容传感器的具体电路进行模块化设计;分析影响传感器精度与稳定性的因素,采用完全等电位屏蔽技术,对正弦激励电路、参考电容、传感器测头、电源进行技术改进,最后对电容传感器进行系统标定。实验证明:该传感器测量范围为±5~±40μm,测量分辨率<10 nm,测量精度<20 nm.     

基于电容传感原理的低成本砂石计量技术

基于电容式料位测量原理,尝试将电容式传感技术应用于混凝土搅拌设备中的砂石计量,为此自制了实验用电容式砂石料位传感器并开发了以AT89C51单片机为核心的低成本电子测量系统．通过对该传感器信号处理关键技术的探讨,开发出了能适应混凝土搅拌设备需要的电容信号长线传输方法和测量电路．实验表明,基于电容传感原理的砂石计量已有较高精度,有可能为混凝土搅拌设备提供一种成本低、适应工地现场复杂工作环境的砂石计量方法,     

扩散硅压力传感器现场使用存在问题和解决对策

扩散硅压力传感器是目前给排水行业普遍采用测量现场管网压力和水池、水箱水位的电气设备。一般情况下,安装在地下窨井、管廊、车间及露天等潮湿、雨淋甚至存在有害气体的环境,对传感器测量精度、稳定性及使用寿命造成很大影响。实际应用中,采取有效措施确保恶劣环境下传感器的测量精度、稳定性和寿命,具有重要意义。为解决扩散硅压力传感器现场使用出现的问题,本文介绍一种大气压平衡隔离装置,该装置能完全隔离现场有害和潮湿空气与测量元件的直接接触,有效提高扩散硅压力传感器测量稳定性和使用寿命。     

厚膜电容微位移传感器的非线性误差分析

分析了用于PZT形变-力传感-位移量传递模式实时检测的厚膜电容位移传感器的非线性问题,对传感器弹性膜片产生挠性形变以及位移检测带来的非线性问题做了系统的分析并给出了在小挠度形变情况下电容计算公式.仿真结果表明:在电容极板间隙为50μm、膜片厚度为0.55 mm、工作半径为10 mm、膜片中心偏移量为5 μm的情况下,与普通极板电容计算公式相比,采用小挠度形变电容计算公式可使位移检测精度提高4.74%.     

霍尼韦尔传感器在监控PM2.5的应用

<正>近日,霍尼韦尔传感与控制部研发出了一批针对PM2.5监测设备设计的传感器,它采用激光裁剪工艺,热固性聚合物电容检测元件具有多层结构,适合大多数恶劣的应用环境。HumidIcon数字式湿度/温度传感器拥有领先的长期稳定性,还拥有业界领先的总误差带,无需逐一对传感器进行测试和校准,能够确保系统的精度和质保需求,并能够非常方便地对传感器进行互换。     

一种新型的电容式油气两相流相份额传感器

本文介绍了一个高精度的电容式两相流相份额传感器。该传感器是非插入式,传感部件与测量电路集成一体,排除了寄生电容和杂散电容的影响,使测量精度和稳定性大大提高;输出是直流电压信号,便于计算机自动采集数据;动态反应快,适于实时在线测量。可用于管内油气两相流相份额测量、流型识别、两相流量测量和流动状态监测     

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.     

基于光纤受抑全内反射原理的高精度液位传感器研究

结合受抑全内反射式光纤传感头精确的液位传感特性和单片机控制的步进电机驱动系统的高定位精度的特点,研制出一种智能型高精度光纤液位传感器。呈直角圆锥形的传感探头由62 5μm/125μm的单根多模光纤,经电弧加热拉制或机械研磨而成。由于从传感头反射回的光强依赖于传感头周围介质的折射率,当传感头移动通过2种折射率不同的介质的界面时,就会产生明显的光强度变化。利用单片机控制的步进电机伺服系统驱动传感探头,可以实时跟踪液面变化并同时给出液位信息。该传感器在2m测量范围内分辨率达到0 1mm,测量精度达到±0 4mm,无长期漂移。传感器能够对柴油、汽油及多种有机溶剂进行连续的液位监测。     

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。     

基于相关检测的电容传感器的研究

介绍了一种高精度的电容传感器，应用相关检测技术，利用集成乘法器AD835来检测电容传感装置电容量的微小变化。这种方法比传统的电容检测传感器精度提高数百倍，而且系统不受外界缓变量的影响。该系统已在纤维检测方面得到很好的应用。     

电容式土壤水分检测多参数校正方法的研究

土壤水分含量是现代农业灌溉的重要测量物理量。目前常用的土壤水分传感器大多采用高频检测技术,成本较高,无法推广应用。文中基于低频电容式土壤水分传感原理,引入温度、电导率、电容参数,建立土壤水分测量数学模型,对比了在4种不同土样情况下,温度对电容值、电导率的影响,以黄土为例对实测数据拟合及公式推导,将得到的水分测量关系进行多次验证,测试结果表明,利用该校正方法的传感器的测量最大误差小于3.0%,平均绝对误差小于2.0%,能够满足农业灌溉对土壤水分检测的精度要求。     

光强正交调制型位移传感器的数学模型与误差分析

针对传统光学位移测量方法对环境要求高和制造精度难以提高等问题,提出了一种以交变光场为测量媒介的新型线性位移检测方法。基于提出的方法,设计了一种光强正交调制型位移传感器。该方法采用基于光强正交变化的两路电驻波合成电行波信号,通过对行波信号时间先后的测量实现空间位移的测量。为了深入理解传感器的传感机理,推导了传感器的测量模型,分析了与传感机理相关的关键因素对测量误差的影响。根据测量原理和测量模型的理论分析,研制出传感器原理样机,通过实验测试了各种关键因素对测量误差的影响,并进一步优化设计了传感器结构与参数。实验显示,优化后的传感器在108mm测量范围内的测量精度达到±0.5μm,是一种新的无需精细刻划的位移检测方案。     

基于模型识别的高温微型压力传感器

高温测量是急需解决的测量问题之一。介绍一种将放大电路与信号传感器件分离的基于模型识别技术的高温微型电容式压力传感器。电阻电容信号滤波网络和信号的模型识别组成一个微型传感系统，在对滤波网络进行激励和模型识别后就可以得到变化的电容值。这种MEMS技术制作的硅玻璃键合的电容式压力传感器，可以在小于300℃环境下工作。此高温测量系统既满足高精度测量的要求，也避免了在高温环境中进行信号放大的难题。     

加热式差分热电阻水位传感器的研制与试验

加热式差分热电阻水位传感器由加热热电阻和不加热热电阻构成,可连续测量水位。理论分析表明水位与差分热电阻ΔRt呈线性关系。水位传感器没有运动部件,热式原理直接敏感水位,测量精度高,工作安全可靠,寿命长。试验结果表明,传感器的测量精度可达±1.5%~±2.0%,该水位传感器尤其适用于核场或其他高可靠应用的场合。     

三点法圆外径测量优化研究

为提高三点法圆外径测量方法精度,解决接触式测量精度低和易损伤工件等问题,文中进行了非接触式三点法圆外径测量优化研究。该研究对传感器布放角度进行优化设计,建立考虑传感器安装偏角误差的三点法圆外径测量的数学模型,直接使用解析的方法进行半径求解,避免了傅里叶变换所带来传递函数分母为零的频域特征损失。在此理论研究基础上,搭建了基于电容位移传感器的非接触式三点法圆外径测量装置。使用三坐标测量机建立标定坐标系,拟合测量出3支电容位移传感器的安装偏角,完成三点法圆外径测量装置的参数标定和误差修正。标定完成后应用该测量装置对已知外圆半径为18 mm的标准工件进行测量,6组不同位置的测量结果表明,未考虑传感器安装偏角误差时圆半径测量的最大偏差为19.6μm,标准差为11.9μm,修正传感器安装偏角误差后圆半径测量的最大偏差为3.3μm,标准差为2.2μm,优化的测量方法标准差显著减小,验证了方法的有效性。     

光纤传感测量系统在超导转子旋转装置中的应用

介绍了超导转子旋转驱动原理以及应用在超导转子旋转装置中的一种光纤传感测量系统。光纤传感测量系统包括微位移光纤传感器、转速光纤传感器、电机控制光纤传感器和信号读取图形,该系统能够进行转子悬浮微位移和旋转速度的测量并提供转子旋转所需的控制信号。在4.2K低温下进行了转子悬浮旋转实验,超导球形转子悬浮微位移测量分辨率为10μm,转子转速达到了1013rpm。实验结果为进一步应用光纤传感测量系统精确监控超导转子工作姿态提供了参考。     

自加热式差分热电阻水位传感器的研究

自加热式差分热电阻水位传感器由一支自加热的热电阻和另一支不加热的热电阻组成,可连续测量水位。理论分析表明,水位与差分热电阻ΔRt之间的关系为线性关系,实际应用时也可以用二次方关系来描述。水位传感器没有运动部件,热式原理直接敏感水位,测量精度高,工作安全可靠且寿命长。试验结果表明,传感器的测量精度可达±1.5%,该类型水位传感器尤其适用于核场或其他高可靠应用的场合。     

基于开关电容技术的水位自动测量系统

提出在开关电容技术基础上,利用电容式传感器,设计出一种水位自动测量系统,该系统能实现把随水位变化的被测电容转换成微处理器能直接处理的二进制数字信号.从而有效地克服了温漂、零漂、寄生电容、电源电压及各种杂波的干扰.