便携式平行板结构介电常数测量仪的设计

针对便携式介电常数测量应用,文中对小尺寸平行板传感器结构进行了建模和深入分析。通过设计等电位保护结构减小边缘效应,确定了可使用理想模型的传感器和保护环的尺寸。采用低成本的电容频率转换电路,确定出待测材料介电常数和转换信号频率间的关系。对该介电常数测量系统进行了实物搭建,经系统校准后得到了测量相对介电常数的计算公式。实测了3种常见介质样品,相对介电常数测量结果的相对误差在3.2%以内,表明该测量仪具有较好的工程适用性。     

基于有限元分析的粉末介电常数测试装置研制

针对固体粉末的特点,研制了一种测试其介电常数的装置.设计了电容传感器,采用有限元方法对其进行仿真,得出了传感器的电场矢量图,分析了传感器的等效电路;以AD7746芯片为核心,搭建了电容测试电路及电容输入范围扩展电路;采用屏蔽线、屏蔽罩提高测试系统的稳定性及精度.装置所能测试的电容值达到fF量级,应用所设计装置测试了不同密度下二氧化硅粉末的相对介电常数,实验结果表明:本装置能够稳定、准确地测试固体粉末的相对介电常数.     

基于数字式电容检测的机油品质传感器

针对汽车机油更换周期的问题,设计了一种基于介电常数变化的机油品质检测传感器,通过测量电容值来反映机油的介电常数。传感器采用圆柱型电容结构,并以数字电容芯片AD7745和STC12C5A60S2单片机设计的处理电路实现对电容的快速、准确测量。污油和净油按不同比例混合后获得的样品用于传感器性能测试,并将试验数据与AH2500A型电容电桥的同步测试数据进行对比。结果显示,传感器测量的电容值与标准仪器的结果基本吻合,误差不超过±0.2%,且电容值与污油比例之间具有置信度为0.989 7的线性关系。     

同面多叉指电极结构的电容式三维力触觉传感器设计

为了解决普通同面电极结构触觉传感器灵敏度低和初始电容小的问题,提出了同面多叉指电极结构的柔性电容式触觉传感器设计方案。该传感器利用电场的边缘效应,通过改变介质层的相对介电常数实现电容的变化。对叉指电极和普通同面电极的电场分布进行了COMSOL仿真分析,对所提出的传感器分别进行了仿真分析和实验验证。结果表明,该传感器不仅提高了同面电极结构触觉传感器的灵敏度和初始电容,还可实现0～10 N量程的三维力检测,且法向和切向的平均灵敏度分别为0.0186N~(-1)和0.0103N~(-1)。     

基于电容传感器厚度测量系统设计

为了能在各种环境中实时检测材料的厚度信息,设计了一种厚度测量系统。以变介电常数电容传感器、555定时器、处理器AT89S51及液晶LCD1602构成硬件电路,采用C语言进行软件编程,将采集的材料厚度信号由处理器转换成数据,再由LCD1602显示出来。     

同面多电极电容传感器的仿真与试验研究

针对非金属材料表面下异常或损伤的检测,提出一个同面8电极电容传感器。采用二维有限元法对该传感器的电势分布、灵敏度分布、电容测量及材料内部发生异常改变时的电容变化进行了仿真计算,用一种工程塑料作为样本,对同面多电级电容传感器用于检测非金属材料表面下的损伤或异常的可行性和有效性进行了试验研究。用主元分析方法对仿真计算的电容值和实测的电容值进行了异常识别,主元分析方法能很好地识别出非金属材料表面下的异常或损伤。仿真和初步的试验结果表明,当非金属材料表面下发生异常变化或损伤时,与材料的健康状态相比,测得的电容值减小了;用同面多电极电容传感器能有效的检测出非金属材料表面下的异常或损伤,该方法可用于实际的非金属材料表面下异常检测和健康状态监测。     

基于介电常数的油液质量检测仪

针对传统油液质量检测仪存在精度低、体积大等缺点,设计了一种基于介电常数的油液质量检测仪。该检测仪采用高精度电容传感器监测油液介电常数的变化,利用微小电容检测电路采集电容传感器输出电容的变化量,通过油液介电常数与油品质量的关系推导出油液的质量,最终通过USB串口将采集的数据发送到上位机中实时显示。实际测试结果表明,介电常数的变化与润滑油中污染物成分有着很好的相关性,介电常数增大的趋势与润滑油劣化的趋势一致,该检测仪能有效监测润滑油液介电常数的变化,为机械设备更换润滑油以及故障诊断提供参考依据。     

基于融合传感器的气固两相流参数检测系统设计

为了快速实现气固两相流输送过程中的多参数检测,设计了一种基于双圆环静电传感器和螺旋式电容传感器融合传感器的参数测量系统。采用螺旋电极电容传感器测量管内固相相对浓度,以降低电容传感器灵敏场不均匀对浓度测量的影响。将双圆环静电传感器的信号作互相关运算获得固相速度。由固相流速与相对浓度最终计算出固相质量流量,从而实现气固两相流的流速、浓度、流量等参数的综合测量。将系统测量的质量流量与重力传感器检测的质量流量相对比,两者误差小于7%,具有较好的一致性。     

应用于条干均匀检测的长直圆柱面电容传感器

鉴于传统结构的电容传感器不能多径向测量圆形截面棉条的缺点，提出采用长直圆柱面式电容传感器对棉条的均匀度进行检测，从而得到更准确的数据。根据棉条的介电常数与传感器电容值之间的关系，推导出长直圆柱面电容传感器的数学模型，并分析了传感器的结构参数对传感器电容值变化的影响。采用一种新型的基于充放电原理的微电容测量电路，测量加入不同粗细的棉条时，传感器电容值对应的输出电压，验证了传感器的数学模型。     

厚管壁电容层析成像传感器特性研究

电容层析成像技术利用多电极电容传感器实现对多相流电介质分布进行可视化.通过对管道内径为10 mm,管壁厚度为5 mm的8电极电容传感器的数值模拟,研究了管道介电常数、管内介质介电常数以及径向电极对传感器电容绝对值、空满管电容变化值和传感器线性度的影响,分析了厚管壁下电容传感器的灵敏场特性,并给出了在高径极比条件下传感器设计的参数优化方案,为电容层析成像检测电路的设计提供相应的依据.