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比例測量原理的電容角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械角度的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化并給出相應(yīng)電信號輸出的測量裝置,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)簡單、適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點,這使得它成為有發(fā)展前途的傳感器之一。

比例測量原理的電容角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分布,數(shù)值計算了三光纖傳感器中接收光纖接收光強與位移的關(guān)系和補償后的輸出特性,并對此輸出特性進行了實驗測量.結(jié)果表明數(shù)值計算結(jié)果和測量結(jié)果*,兩根接收光纖各自的線性范圍較小,補償后的三光纖E+E位移傳感器不僅能改善測量的線性度,而且能在一定程度上放大傳感器的線性測量范圍.E+E位移傳感器不僅能有效地消除光源輸出強度波動、表面反射率不同和光纖傳輸損耗引起的測量誤差,而且能有效的提高傳感器的線性測量范圍.也存在一些缺點,如由于電場邊緣效應(yīng)而引入輸出特性的非線性以及寄生電容和分布電容對靈敏度和測量精度的影響,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溫度敏感,當(dāng)環(huán)境溫度變化時,引起電容介質(zhì)、面積、距離等特性變化,從而導(dǎo)致測量不準,這些都影響了電容角位移傳感的使用。為了更好的設(shè)計電容角E+E位移傳感器,需要對以上問題采取一定的補償和校正措施。采用比例測量原理可以在理論上實現(xiàn)差動補償,提高了溫度特性,并且可以克服機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),實現(xiàn)了180度范圍的測量;對測量時序進行了優(yōu)化,使在不增加硬件成本的基礎(chǔ)上實時性得到提高。 此外,本課題將MSP430單片機應(yīng)用于角E+E位移傳感器中,由于430單片機具有集成度高,內(nèi)置硬件乘法器和AD模塊,具有運算速度快,功耗低等優(yōu)點,因此能夠快速地進行大量運算,簡化了系統(tǒng)的硬件電路,提高了系統(tǒng)的可靠性和實時性。傳感器的精度也有所提高,不確定度在0.53%時,可以做到測量值與標(biāo)準值相差1度以內(nèi);溫度從-10°C到+55°C變化時,角度偏移zui大誤差為0.136%/10°C,優(yōu)于國外同類型傳感器±0.3%/10k的水平。

比例測量原理的電容角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),實現(xiàn)了與PC通訊和電流遠傳等功能。 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,實驗表明,效果良好,在不同口徑管道上實驗,流量上限從2.5m3/h到16m3/h,浮子精度可以達到1.5級。