比例测量原理的电容角E+E位移传感器应用
电容角E+E位移传感器是一种将机械角度的变化转换为电容量变化并给出相应电信号输出的测量装置,它具有非接触、高可靠性、灵敏度高、精度高和低功耗、结构简单、适应恶劣环境等优点,这使得它成为有发展前途的传感器之一。

比例测量原理的电容角E+E位移传感器应用
研究了E+E位移传感器的原理和性能,根据光纤出射端面的近似光强分布,数值计算了三光纤传感器中接收光纤接收光强与位移的关系和补偿后的输出特性,并对此输出特性进行了实验测量.结果表明数值计算结果和测量结果*,两根接收光纤各自的线性范围较小,补偿后的三光纤E+E位移传感器不仅能改善测量的线性度,而且能在一定程度上放大传感器的线性测量范围.E+E位移传感器不仅能有效地消除光源输出强度波动、表面反射率不同和光纤传输损耗引起的测量误差,而且能有效的提高传感器的线性测量范围.也存在一些缺点,如由于电场边缘效应而引入输出特性的非线性以及寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响,与传感器连接的电路比较复杂等,影响到它的应用的可靠性;尤其是电容传感器对温度敏感,当环境温度变化时,引起电容介质、面积、距离等特性变化,从而导致测量不准,这些都影响了电容角位移传感的使用。为了更好的设计电容角E+E位移传感器,需要对以上问题采取一定的补偿和校正措施。采用比例测量原理可以在理论上实现差动补偿,提高了温度特性,并且可以克服机械安装所引起的误差,例如轴偏移、倾斜、电极倾斜等等。本课题采用8瓣形式的敏感元件结构,实现了180度范围的测量;对测量时序进行了优化,使在不增加硬件成本的基础上实时性得到提高。 此外,本课题将MSP430单片机应用于角E+E位移传感器中,由于430单片机具有集成度高,内置硬件乘法器和AD模块,具有运算速度快,功耗低等优点,因此能够快速地进行大量运算,简化了系统的硬件电路,提高了系统的可靠性和实时性。传感器的精度也有所提高,不确定度在0.53%时,可以做到测量值与标准值相差1度以内;温度从-10°C到+55°C变化时,角度偏移zui大误差为0.136%/10°C,优于国外同类型传感器±0.3%/10k的水平。

比例测量原理的电容角E+E位移传感器应用
为了使角E+E位移传感器的使用更加方便,课题将串行输出,4-20mA等功能也集成在传感器内,实现了与PC通讯和电流远传等功能。 zui后课题将角E+E位移传感器应用于金属管浮子流量计,实验表明,效果良好,在不同口径管道上实验,流量上限从2.5m3/h到16m3/h,浮子精度可以达到1.5级。