基于边缘效应的圆环式电容传感器电场仿真分析

介绍了圆环式电容传感器的工作原理,即电容边缘效应,通过Hybrid-Trefftz算法建立了有限元模型,利用有限元软件ANSYS对不同传感器模型进行了电场分析与仿真计算,得出了最优结构组合,并以最优结构组合为例,给出了介电常数与电场强度的关系。仿真结果表明:圆环式电容传感器设计中,影响传感器测量性能的最直接和最重要的2个参数是两极板间距和极板长度;被测介质的介电常数越小,电场强度就越大。该仿真对后续产品的设计具有很好的理论指导作用。     

多波长边缘电场传感器参数估计算法的研究

多波长边缘电场传感器由于具有单边穿透、多种穿透深度及层析成像等优点,广泛用于工业过程控制中被测多层样本特性的无损测量.如何建立传感器的输出与多层特性之间的关系一直是参数估计算法的研究难点.以三波长交叉指型边缘电场传感器为例,基于三维有限元仿真,建立了多层样本介电特性和互导电容之间的多元非线性回归模型,研究参数估计算法,实验结果表明算法的有效性.     

边缘电场传感器测量金属衬底绝缘层厚度

针对金属衬底上的绝缘层,研究基于边缘电场传感器的厚度测量方法。位于同一平面的传感电极形成边缘场电容,边缘电场将穿透绝缘层,在衬底表面发生突变。本文用三电容模型分析了传感器的测量原理,衬底作为一个浮动电极分别与两个传感器电极构成平行极板电容,与边缘场电容共同构成传感电容。通过二维仿真讨论了电容结构参数对传感电容的影响。实验结果表明,边缘场电容传感器应用于金属衬底上的绝缘层测量时,表现出边缘场电容与平行板电容复合的特性,传感器灵敏度高。当绝缘层厚度相比电极长度较小时,电极的间距对传感器电容输出影响小。     

基于电场感应的冰层厚度检测传感器及其系统的研究

给一个金属电极通过电阻施加交流激励,当冰或水作为电介质接近该电极时,电极周围的电场发生改变,表现为该电极与"虚地"形成的电容的改变.利用这一电场感应机理,设计了同面多电极电容式冰层厚度传感器; 利用MAXWELL软件对传感器检测机理进行了仿真,并通过实验验证了利用电场感应的方法测量冰层厚度的可行性,仿真结果和实验结果证明该方法能实现定点冰层厚度的准确测量.     

用于地下电缆绝缘状态监测的边缘电场法研究

根据地下电力电缆绝缘状念移动监测对传感器的要求,提出运用边缘电场法进行水树老化检测的方案。针对利用传统叉指型FEF传感器进行水树检测干扰大的问题,设计了新型基于弧形基板的叉指型FEF传感器,采用有限无法建立其数学模型,通过MaXwe1l有限元分析软件仿真比较两种传感器在绝缘层中的电场分布情况,并分析电极叉指宽度以及问距宽度变化对传感器电场穿透效果的影响。仿真证明了该新型传感器对电缆绝缘层穿透能力强于传统FEF传感器,最终确定了新型传感器设计参数的最优值。     

基于电场传感器的人体坐姿监测

研究表明经常处于同一姿势或者久坐都会对人体的健康造成危害,因此进行相应的坐姿监测并适时给出运动提醒是有必要的.将单只电场传感器安装在办公座椅靠背上,通过测量人体与传感器之间的相对运动,实现人体坐姿监测.人体背部与电场传感器之间的距离发生变化时,两者之间的耦合电容相应发生改变,导致电场传感器输出的电压信号幅值与形状发生变...     

电容传感器信号调理的新方法

介绍了小电容量的电容传感器信号调理的一种新方法。利用最新的可编程电容电压转换集成电路XE2 0 0 4 ,充分考虑小电容信号受引线电容以及其它寄生电容的影响 ,辅以单片机的数字化修正 ,设计了基于XE2 0 0 4的信号调理电路。详细介绍了XE2 0 0 4的校准方法。     

三维电场传感器仿真优化及性能测试

采用有限元方法对一种新型三维电场传感器的敏感结构进行仿真分析,优化结构设计参数,提高传感器的测量灵敏度;对采用优化参数制备的电场传感器进行了性能测试,结果表明,该传感器的输出与模拟仿真结果具有良好的一致性,并且与外部电场呈良好的线性关系,传感器的测量灵敏度可达到50V/m。     

双模态电层析成像传感器敏感场电场分析

为了拓宽电学成像技术的适用范围,本文在比较成熟的电容、电阻层析成像技术的基础上,构建了一套安装在同一管道同一截面上的的电容电阻(ECT/ERT)双模态层析成像传感器阵列,进行有限元建模,采用有限元仿真方法分析敏感场的电场特性,为电容电阻双模态成像算法实现及双模态信息融合提供理论依据.     

基于光纤的测量瞬态电场的球形传感器

在电力系统中，除了电场的计算方法外，电场的测量也是一种很重要的手段。在一些特殊的场合，测量甚至是唯一的方法。介绍了一种可用来测量随时间周期性变化或瞬变电场的球形传感器，对球形探头测量电场的基本原理和一、二、三维电场探头的结构及测量误差做了分析，并介绍了二维球形传感器测量系统及其应用。     

考虑边缘效应的平行平板式静电微执行器Pull-in模型

在MEMS执行器的设计中,求出准确的Pull-in参数是至关重要的。在过去的研究中,对于漏电场不能忽略的平行平板式静电微执行器,通常只能采用有限元法数值求解。但是,有限元法繁琐、费时而且不直观。平行平板电容器的漏电容解析模型通常有两种：一种简单的;一种详细的。基于这两种漏电容解析模型,分别导出了漏电场不能忽略的平行平板...     

中国微米纳米_基于电场的快速暂态过电压测量

提出了一种基于电场的VFTO测量方法,以实现气体绝缘变电站(Gas Insulated Substations GIS)开关操作引起的快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage VFTO)的测量.通过MEMS电场传感器测量GIS母线周围的电场,进行大量试验确定电场强度与母线电压的线性关系,并对传感器进行标定,实现VFTO的测量.从理论上对GIS变电站不同负载的VFTO建模并进行仿真数值计算;使用扫频法、方波响应法对电场传感器的响应特征进行了测试,高频截止频率>134 MHz;在实验室内进行了高幅值电压测量实验,在云南电网公司超高压试验研究基地进行GIS变电站现场VFTO测量实验,结果表明利用电场传感器能够进行快速暂态过电压的测量.     

基于大尺度传感器的电容测量电路抗干扰方法

为了抑制基于大尺度传感器的电容层析成像(ECT)系统的电容测量电路中的较强测量干扰,在分析了测量电路中单屏蔽同轴电缆和模拟开关杂散电容测量干扰产生机理的基础上,设计了能抗杂散电容的基于等电位驱动电缆内屏蔽技术和双T型模拟开关阵列的大尺度传感器电容层析成像系统测量电路,同时,为了提高测量电路输出信噪比,在测量过程中采用双极板激励策略增强大尺度传感器内敏感场强度.经实验测量,采用该抗干扰方法的电容测量电路的输出信噪比为56.8 dB,10h内测量值标准差为0.132fT.可见,该电路抗杂散电容干扰能力较强,输出信噪比较高,稳定性较好.     

力、电作用下沿晶微裂纹系统演化的仿真分析

基于表面扩散的经典理论及其弱解描述,对应力迁移、电迁移诱发表面扩散下金属材料内部沿晶微裂纹的演化进行了有限元分析。详细讨论了沿晶微裂纹初始形态、电场和应力大小对沿晶微裂纹演化的影响。仿真结果表明:对于形态比为β的沿晶微裂纹,存在一临界电场值χc。当χ<χc时,微裂纹逐渐圆柱化;当χ>χc时,微裂纹分节为左右两个小裂纹。随β的增大,χc值逐渐减小。应力场的存在将导致微裂纹整体漂移速度减慢,减缓微裂纹的圆柱化;并加快裂腔分节,且使右端分节出的较小裂纹更加狭长。导体宽度越窄,γb/γs(晶界能/表面能)的值越大,微裂纹的分节时间越短。     

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。