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比例測(cè)量原理的電容角E+E位移傳感器應(yīng)用
電容角E+E位移傳感器是一種將機(jī)械角度的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化并給出相應(yīng)電信號(hào)輸出的測(cè)量裝置,它具有非接觸、高可靠性、靈敏度高、精度高和低功耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),這使得它成為有發(fā)展前途的傳感器之一。

比例測(cè)量原理的電容角E+E位移傳感器應(yīng)用
研究了E+E位移傳感器的原理和性能,根據(jù)光纖出射端面的近似光強(qiáng)分布,數(shù)值計(jì)算了三光纖傳感器中接收光纖接收光強(qiáng)與位移的關(guān)系和補(bǔ)償后的輸出特性,并對(duì)此輸出特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量.結(jié)果表明數(shù)值計(jì)算結(jié)果和測(cè)量結(jié)果*,兩根接收光纖各自的線性范圍較小,補(bǔ)償后的三光纖E+E位移傳感器不僅能改善測(cè)量的線性度,而且能在一定程度上放大傳感器的線性測(cè)量范圍.E+E位移傳感器不僅能有效地消除光源輸出強(qiáng)度波動(dòng)、表面反射率不同和光纖傳輸損耗引起的測(cè)量誤差,而且能有效的提高傳感器的線性測(cè)量范圍.也存在一些缺點(diǎn),如由于電場(chǎng)邊緣效應(yīng)而引入輸出特性的非線性以及寄生電容和分布電容對(duì)靈敏度和測(cè)量精度的影響,與傳感器連接的電路比較復(fù)雜等,影響到它的應(yīng)用的可靠性;尤其是電容傳感器對(duì)溫度敏感,當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),引起電容介質(zhì)、面積、距離等特性變化,從而導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn),這些都影響了電容角位移傳感的使用。為了更好的設(shè)計(jì)電容角E+E位移傳感器,需要對(duì)以上問題采取一定的補(bǔ)償和校正措施。采用比例測(cè)量原理可以在理論上實(shí)現(xiàn)差動(dòng)補(bǔ)償,提高了溫度特性,并且可以克服機(jī)械安裝所引起的誤差,例如軸偏移、傾斜、電極傾斜等等。本課題采用8瓣形式的敏感元件結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了180度范圍的測(cè)量;對(duì)測(cè)量時(shí)序進(jìn)行了優(yōu)化,使在不增加硬件成本的基礎(chǔ)上實(shí)時(shí)性得到提高。 此外,本課題將MSP430單片機(jī)應(yīng)用于角E+E位移傳感器中,由于430單片機(jī)具有集成度高,內(nèi)置硬件乘法器和AD模塊,具有運(yùn)算速度快,功耗低等優(yōu)點(diǎn),因此能夠快速地進(jìn)行大量運(yùn)算,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件電路,提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。傳感器的精度也有所提高,不確定度在0.53%時(shí),可以做到測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相差1度以內(nèi);溫度從-10°C到+55°C變化時(shí),角度偏移zui大誤差為0.136%/10°C,優(yōu)于國(guó)外同類型傳感器±0.3%/10k的水平。

比例測(cè)量原理的電容角E+E位移傳感器應(yīng)用
為了使角E+E位移傳感器的使用更加方便,課題將串行輸出,4-20mA等功能也集成在傳感器內(nèi),實(shí)現(xiàn)了與PC通訊和電流遠(yuǎn)傳等功能。 zui后課題將角E+E位移傳感器應(yīng)用于金屬管浮子流量計(jì),實(shí)驗(yàn)表明,效果良好,在不同口徑管道上實(shí)驗(yàn),流量上限從2.5m3/h到16m3/h,浮子精度可以達(dá)到1.5級(jí)。