基于CAV424的电容式压力传感器测量电路设计

随着差动式硅电容传感器广泛应用于各行各业中,对差动电容信号的检测至关重要.文中提出基于CAV424电容检测芯片作为前置检测单元,实现了电容压力传感器测量电路.该电路具有稳定性好,抗干扰性强,且通过非线性补偿有良好的线性.实验结果表明,实际电路与理论分析具有良好的一致性.     

新型运载火箭中电容式液位传感器接口专用集成电路

为了提高新型航天运载火箭中电容式液位传感器系统的电容检测性能,设计了一款适用于航天运载火箭中电容式液位传感器的接口专用集成电路(Application Specitic Integrated Circuit,ASIC)芯片。首先,完成了整体电路的系统级设计,实现了对电容式液位传感器输出电容的线性检测,将传感器输出电容量转化为与之呈线性关系的电压量输出。然后,对接口ASIC芯片的线性度、噪声特性和温度环境适应性进行了理论分析与研究。最后,采用0.5μm CMOS工艺完成接口ASIC的流片,并进行了芯片的性能测试。实际测试结果显示,芯片电容检测非线性为0.005%,输出噪声密度3.7aF/Hz~(1/2)(待测电容40pF),电容测量稳定性7.4×10-5 pF(参考电容40pF,待测电容40pF,1σ,1h),输出零位温度系数4.5μV/℃。测试结果证明,该接口ASIC的电容检测性能已经达到国外最高性能的电容式液位传感器液位测量芯片的水准,可以广泛应用到多种电容式检测传感器中。     

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.     

电容式液位传感器壳体接地问题分析

平板电容式液位传感器现场使用过程中,壳体与大地相连,易导致实验室输出正常的产品在现场输出异常,针对此现象,分析由于接地形式的不同导致传感器对地存在潜在通路,更改设计后消除传感器接地故障。明确在设计过程中应对实际的使用环境进行详尽分析后,才能保证所设计的产品满足应用要求。     

新型电容式蒸汽湿度传感器及提高测量精度的方法

针对流动湿蒸汽湿度测量难度大、准确度差等难点,根据蒸汽与水的介电常数差异较大的特点,设计了一种同轴式圆筒形电容传感器,可实现蒸汽湿度的在线测量.采用NE555多谐振荡器电路对湿度信号进行测量,通过测量输出频率值来反映蒸汽湿度的大小,同时提出了一些提高传感器测量精度的方法.经标定后,该传感器既可用于在线测量气体的湿度,又可用来测量固体的水分含量.     

电容式雨量传感器信号处理电路的设计

电容信号处理是电容式雨量传感器的关键技术之一。设计了一种基于双555定时器的电容信号处理电路,该电路将被测电容接入由双555定时器产生的振荡回路中,振荡频率随电容的变化而变化,再经过鉴相、积分、放大电路,输出适宜测量的直流电压信号。通过计算确定出电路参数,并选择适当的元器件,以保证输入电容量与输出电压之间存在线性对应关系。试验结果证实了这一线性关系,说明该电路设计是合理可行的。     

WSC—2型温湿度传感器的研制

本文叙述了一种采用高分子薄膜式湿敏电容为感湿元件,薄膜铂电阻为温敏元件的温湿度传感器,并且详细论述了温湿度传感器的原理和技术特性。     

电容式大测深绝缘纸板微水份测量传感器

介绍一种测量深度较大的电容式微水份传感器，它利用同一平面上两平行浮动电极形成的边缘电场感应被测纸板较深处的水份变化，在低频正弦驱动源的作用下，从由传感器和绝缘纸板构成的等效阻容耦合电路的输出电压中得到与绝缘纸板微水份有关的幅值和相差角，利用特定的函数关系得出绝缘纸板含水质量分数。在结构设计上充分考虑了厚绝缘纸板微水份测量的特点，使该传感器满足了灵敏度高、测量深度大、性能稳定和安装方便的设计要求：由它构成的微水份测量系统，可以用于现场干燥过程中的变压器绝缘纸板微水份检测。     

一种电容式角度传感器

为了研制一种线性较好的角度传感器,利用变介电常数原理设计了角度传感器.发生角度变化时,借助气体和液体在两个电极间深度或高度的变化,引起两电极间电介质的介电常数和电量变化,从而导致相应电容发生变化.经过试验验证,传感器的非线性可以达到0.02%～0.05%.利用这种原理设计的角度传感器具有较高的非线性、重复性和分辨率.     

电容式纸浆浓度测量技术

本文研究了一种用于造纸工业中纸浆浓度在线测量的新方法──电容法，介绍了电容法测量纸浆浓度的基本原理，电容式纸浆浓度传感器的基本结构和设计原理，并进行了动态实验研究，给出了实验结论。     

电容式微位移传感器检测电路的设计

设计了一种改进的电容运算放大器检测电路,该电路主要包括正弦激励源电路、电容检测电路、精密全波整流电路和增益滤波电路。实验证明,采用该电路的传感器,非线性误差小于0．1％,分辨率优于0．1μm。     

杂散电容对电容层析成像和电容／电压转换电路灵敏度的影响探讨

本文对电容层析成像和电容／电压转换电路在非理想条件下的抗杂散电容干扰问题做了研究。理论分析及实验:在非理想条件下,杂散电容对转换电路的灵敏度存在一定的影响,且灵敏度存在最优解。这为实际应用中如何优化转换电路的灵敏度提供了理论依据。     

一种参比电容传感器接口电路设计及性能评估

基于电容传感器的气固两相流测量技术被认为是最有前途的气固流测量技术,而电容传感器接口电路是电容传感器乃至电容法气固两相流测量技术研发和应用的关键.微小电容测量的难点在于杂散电容的存在以及电磁干扰,而张弛振荡电路可以通过差动结构消除待测电容两端的杂散电容,电路工作稳定性较高,电路还可以将电容值通过振荡的方式转化为只有高低电平的脉冲宽度,便于不受干扰的传输测量结果,同时使用合理的微处理器可实现对脉宽的高精度测量,从而提高测量电路整体的灵敏性与分辨力.为了应用于气固流相浓度测量,使用带参比电容的张弛振荡电路,并进行了性能测试.结果表明,带参比电容的张弛振荡接口电路迟滞误差为0.30％,非线性误差为0.30％,重复性误差为0.32％,可以在气固两相流相浓度测量中应用.     

新型栅状电容式液位传感器原理及应用

针对传统电容式液位传感器在不改变体积的条件下只能通过减小电极间距来提高灵敏度的不足,设计了新型栅状电容式液位传感器.它采用栅状电极代替圆柱状电极,扩大了电极间空间,使被测介质的流动更为顺利并且提高了传感器的灵敏度,降低了工艺要求.给出了该传感器的实验数据,得到了比较满意的结果.     

非闭合电极电容传感器在电容层析成像中的应用

提出了一种新型的非闭合电极电容传感器，以满足利用电容层析成像技术来测试冻土中水分迁移、物质组成及其动态变化特性的要求，对该电容传感器的敏感场进行了计算，并对其进行了成像仿真研究。结果表明：该电容传感器可以实现测试区域内不同形状物体的测量及图像重建，其中Landweber成像算法对该传感器成像质量最好，从而为利用电容层析成像技术来进行冻土测试提供了实验基础。     

电容层析成像用新型电容／电压转换电路的研制

电容／电压转换电路是电容层析成像系统硬件核心部件。现有交流型转换电路均工作在单模式方式,即反馈平衡方式或者非反馈方式,且激励信号幅值固定,使得电路功能较为单一,不能灵活应用于各种传感器结构,各种成像速率要求的场合。本文提出并实现了电容层析成像和激励信号幅值可控双模式交流型电容／电压转换电路,该电路不仅克服了现有转换电路在应用中的不足,而且实验表明电路的线性度、分辨率、稳定性等性能指标均达到成像系统的要求。     

用于多相界面检测系统的阵列式容栅电容传感器的优化设计

本文提出和设计的阵列式容栅电容传感器是用于多相界面检测系统的一种新型传感器。作者利用有限元法对其结构参数进行计算机仿真和优化设计，并搜索到一组最优参数。实验结果与理论分析相吻合。该系统可用于原油分离和化工生产过程中。     

采样时间可控的瞬态小电容检测电路

研制了一种新型的采样时间可控的瞬态小电容检测电路,介绍了检测电路的主要组成部分及测试原理,分析了瞬态小电容检测原理和采样时间控制原理,给出了Multisim仿真图和实测实验图,实现了采集的电压值有规律地与电容变化值精确对应,解决了当前小电容测试系统中存在的采样时刻具有随机性,采集的电压值很难一一对应电容值的变化规律的问题,为小电容检测电路提供一种新型的设计方法。     

螺旋极板电容式传感器的特性研究和参数优化

针对传统电容式传感嚣的不足,构建了一种改进型螺旋表面极板电容式传感器.采用二维有限元和MATLAB 相结合的方法,分析了电极参数对传感嚣输出电容和灵敏度的影响,并进行了优化设计.优化后的传感器灵敏场均匀性误差小于4％,显著地改善了传感嚣的软场效应,有效地减少了流型和相分布对测量结果的影响.     

双面静电封接工艺在硅电容传感器中的应用

硅电容传感器由于其结构的精密性与灵敏性,常规的静电封接工艺已无法满足要求。封接后会造成其小间隙(间隙通常<10μm)极板间的粘连,导致器件失效。文中结合小间隙传感器的结构特点提出了一种双面同时封接的方法,并对封接相关参数进行了分析,确定了相应的封接条件。该工艺既解决了极板粘连问题又简化了工艺步骤,适合现阶段大规模生产的需求。