基于电容传感器的围护结构含水率层析方法

针对围护结构含水率测试深度的要求,研究了同面电容传感器探头的结构尺寸优化设计方法,通过仿真和实验研制了不同探测深度灵敏度的测试探头,将围护结构沿深度方向离敞化为若干层,利用实验数据拟合得到各层对于不同探头的输出与含水率的函数关系.通过传感器多结构组合测试,从耦台项中分离出各层的含水率.实验结果表明:该传感器组合测试方法可以达到含水率层析的目的,测试精度与使用的传感器数量有关.     

三电极平面电容传感器对材料损伤的探测

通过ANSYS软件分析非金属材料厚度和介电常数分布不均匀对电容量的影响以及三电极平面电容传感器探头水平方向的有效探测范围.针对非金属材料表面下的异常或者损伤的检测,提出了一种结构简单、操作方便的三电极平面电容传感器检测法,并对非金属材料表面下的异常或者损伤进行探测定位.通过对损伤区的分析得出了一定传感器探头尺寸水平方向...     

基于介电常数法的高精度油品含水率检测仪

油品含水率影响潜艇和飞机等装备的液压系统、燃油系统、滑油系统的可靠性和安全性,要求含水率小于0.01%。基于介电常数法建立了采集油水混合乳液介电常数变化的电容传感器的数学模型,并经过温度补偿修正。采用S3C2410ARM9作为控制核心,以WinCE作为操作系统管理多个任务,通过AD7745实现介电常数与电容量的数字转换,设计实现了0.01级精度的油品含水率检测仪。实验表明:在-5℃~60℃温度条件下和0~0.35%含水率范围内,润滑油和轻质成品油的含水率精度达到了0.01,且具有重复性好、可靠性高、设备简单等优点。可应用在舰艇、电力、航空航天等对油品含水率要求严格的领域,以保证装备的可靠性和安全性。     

基于CAV424的油井含水率在线检测

不同含水率的油水混合物其介电常数差异也会很大,根据这一理论,本文设计了过流式的电容传感器,采用专用集成芯片CAV424将电容量转换成电压信号,并进行了高精度的AD采样,提高了测量的准确性。实验结果表明,该系统性能较好、测量精度高、成本低,具有较好的应用价值。     

液体介电常数测定装置

为方便测量各种液体的介电常数,设计平行板电容传感器探头、电容电桥式处理电路和检波滤波电路;处理电路将电容传感器的电容变化转换成与介质相对介电常数成线性变化的电压,经检波与滤波后得到直流电压,利用电压表直接显示液体的相对介电常数。进行了实验标定和实际检测,测量误差小于1%。     

电容式液位传感器的有限元计算与误差分析

采用有限元分析的方法,建立了双筒形电容式液位测量传感器的数学模型。分析了传感器的电容值与结构参数、被测介质的介电常数、定位销个数的关系,总结出电容量随液位高度变化的规律。分析了内外筒轴线平行度与同轴度偏差。标定实验表明:传感器在0~500mm范围的测量精度为0.2mm。     

分布式平面结构含水率测试系统的集成化设计

针对平面结构含水率层析的要求,为克服更换探头和操作过程引起的人为误差,对多极片同面电容传感器探头的结构尺寸进行了优化设计,利用继电器控制能够测量不同深度含水率的电极组合;为避免使用过程中接触状态和结构变形的不一致对测试精度的影响,在装置上集成了载荷传感器,用于监测载荷大小作为数据采集的启动信号;给出了平面结构沿深度方向的含水率的计算方法,并用实验验证了系统的实用性.     

基于负阻效应的高灵敏度电容传感器电路研究

电容传感器灵敏度较低,特别是在传感器本体的初始电容量较大、而测量过程中的增量电容量又较小时,系统的相对灵敏度常常会低至无法准确得出被测参数的变化情况.结合负阻效应逆转正电容的原理,对传感器的初始电容进行负向补偿以降低初始电容量,就能够以很低的电路成本实现系统分辨率与灵敏度的提高.     

同面散射场电容式砂含水量传感器的研究

针对电容式砂含水量传感器的特殊结构,本文从同面散射场电容传感器的等效电容的分析出发,优化了电容极板的大小;使用有限元法分析了极板间距、极板对数以及极板结构对传感器灵敏度的影响;并对传感器的隔离板材料的介电常数选择问题进行了探讨。结果表明双电极小极板结构的普通陶瓷隔离的传感器结构尺寸小,灵敏度高。本研究对同面散射场电容式砂含水量传感器的结构参数优化有实际指导意义。     

用于地表相对介电常数测量的同面极板电容传感器优化设计

在雷暴云定位中,地表相对介电常数测量传感器至关重要,但当前传感器设计高度依赖仿真,缺少理论支撑。基于同面极板电容传感器测量原理,利用保角变换和单元积分法,分别建立传感器的电容信号测量和电场分布模型,得到不同极板参数与信号测量灵敏度和测量范围的关系,并进行实际验证。结合应用场景,进一步优化极板设计。最终,共设计了三组极板,每块极板长300 mm,宽100 mm,极板间距为1 mm,极板宽度与极板间距比值为100∶1。经实际测试,传感器在60 mm的测量范围内,测量相对误差小于10%。     

非接触式物料水分传感器

为实现固体物料水分含量的在线监测,设计了基于频域反射原理的非接触式物料水分传感器。该传感器基于固体状物料含水量与介电常数的关系,利用电容式探头对介电常数的测量能力,通过水分变化关系实验建立了容积含水量与介电常数的数学模型,并完成了传感器的结构设计和电路设计。实验结果表明:该传感器实现了对固体颗粒状物料水分的准确测量,满足物料水分测量的实际需求。     

基于信号波形幅度检测放大技术的电容式土壤水分传感器研究

土壤水分量测对于农田系统的评估和选择、水资源的合理利用是十分重要的。本文根据土壤水分与土壤相对介电常数的关系,基于信号波形幅度检测放大技术设计了一种电容式土壤水分传感器。在标准溶液样品、粘壤土、砂壤土、粘土土样中对本文提出的传感器进行测试。实验结果显示,传感器输出电压与被测介质含水量有良好的线性关系（R2=0.81~0.99）,传感器灵敏度受土质影响明显,实际应用中时需要根据土质进行校准,传感器功耗低,在2.5V供电电压下功耗低于8mW。本文设计的传感器可推广至精准农业系统应用中。     

基于多传感器信息融合技术的粮食水分测定仪

仪器的总体设计是基于多传感器进行测量,主要的传感器是电容式水分传感器,用来准确检测粮食的水分含量,另外两个是称重传感器和温度传感器,主要检测粮食的容重和温度,同时采用C8051F020单片机作为系统的微处理器,通过测量粮食的水分。容重和温度等数据,利用先进的信息融合技术,对粮食的含水量进行拟合确定。     

基于AD7745的数字式油品检测传感器设计

植物油掺伪后难以检测,根据不同油品具有不同介电常数的特性,设计了通过电容值进行检测的数字式油品传感器,建立了传感器等效电路,分析了传感器结构对电容检测的影响。传感器为插杆状结构,平板电容极板为敏感元件,检测时不同油品介质引起的电容量变化经AD7745转换成相应的数字量通过I2C串行总线口输出。实验结果表明:数字式油品传感器能够对掺伪3%以上的植物油进行快速有效鉴别,重复性优于0.2%。     

检测粮食水分用的电容式传感器

介绍了一种用于现场粮食水分检测的电容式传感器,并对传感器的结构进行了优化计算,使得结构更合理。针对所设计的传感器设计了相应的检测电路,分析了该电路的原理,给出了调试结果,对粮食样品得出了具体的检测数据。     

变压器绝缘纸板微水分测量系统

采用介电法与称重法结合试验的方法对绝缘纸板在线干燥过程进行研究。介绍一种基于AT89S51单片机的便携式纸板微水分实时测量系统,它可用于变压器绝缘纸板中微量水分的介电频谱法测量,能够实现测量系统中不同频率正弦驱动信号的发生以及对电容式传感器反馈的信号进行数据处理及水分值显示的功能,专门设计的电容式传感器可以感应干燥罐中器身的微水分变化。描述了系统的硬件结构和软件设计。     

CMO S电容式湿度传感器的测量电路分析与仿真

对与CMOS工艺兼容的电容式湿度传感器的测量电路进行了分析和仿真,为后期的湿度传感器流片成功提供了有效的保证。该湿度传感器系采用梳状铝电极结构,聚酰亚胺作为感湿介质。比较不同的测量方法,得出最优的测量电路。对测量电路进行理论推导后,对其进行模拟,得出了输出电压与相对湿度的关系图。最后,对该湿度传感器进行版图设计,并分析其后加工工艺。     

基于电容式传感器空间滤波效应测速原理分析

介绍了利用电容式传感器空间滤波效应测量固体速度的基本原理。推导出了极板对于介质脉冲信号的理论响应,并且求出电容式传感器的频率带度与固体与速度之间的关系。最后对此方法进行了讨论。     

不同频率激励信号下土壤水分传感器性能试验

激励信号频率是影响高频电容式土壤水分传感器性能的重要因素。利用去离子水和2—异丙氧基乙醇(2—isoproxyethanol)或二氧六环(dioxane)2种溶液混合,配制了一系列等效土壤体积含水率为0.9%~51.8%的待测介电溶液来替代土样。从与土壤含水率的函数关系、温度变异性2个方面,分别对激励信号频率为40,50,60,70,80,90,100 MHz的7种土壤水分传感器进行了性能测试与分析。结果表明:7种频率的传感器的输出电压均与土壤体积含水率呈线性负相关,其相关系数R2均大于0.94;激励信号频率不影响传感器输出电压的温度变异性,温差是影响温度变异性的主要因素,其最大变异率均小于4%。试验结果可为设计高频电容式土壤水分传感器时选择激励信号频率提供依据。