考虑电磁干扰的差动式电容力矩传感器动态校准方法

1

作者 王宽田 覃琴 +1 位作者 罗梦霞 梁世华 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第8期164-170,共7页

在差动式电容力矩传感器校准过程中,受设备电磁干扰的影响,造成校准结果存在较大偏差。为解决这一问题,在考虑电磁干扰的前提下,提出差动式电容力矩传感器动态校准方法。在差动式电容力矩传感器存在电磁干扰的情况下,采用小波变换方法... 在差动式电容力矩传感器校准过程中,受设备电磁干扰的影响,造成校准结果存在较大偏差。为解决这一问题,在考虑电磁干扰的前提下,提出差动式电容力矩传感器动态校准方法。在差动式电容力矩传感器存在电磁干扰的情况下,采用小波变换方法抑制传感器中的电磁干扰。通过差动式电容力矩传感器的组成结构构建参数化数学模型,获取动态激励和结构响应两者之间的频域传递关系,利用最小二乘法分析传递函数的频域几何关系式,对传感器展开动态解耦和动态补偿。通过冲击剪断装置形成的力矩信号对传感器动态标定,利用检测电路测量阶跃信号对标定结果校准,完成差动式电容力矩传感器动态校准。实验测试结果表明,所提方法可以获取满意的动态校准结果。 展开更多

关键词 电磁干扰抑制 差动式电容力矩传感器 动态校准 动态标定

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于双层静电极的差动式电容力矩传感器 被引量：3

2

作者 陈琳 莫超亮 +3 位作者 罗国树 林志 罗年景 潘海鸿 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第1期64-67,共4页

力矩传感器在机器人关节实时力矩监测中起着重要作用,为提高电容力矩传感器灵敏度,提出一种双层静电极差动式电容力矩传感器。利用PCB板表面的双层静电极与悬臂梁动电极垂直分布构成的电容器作为力敏元件,将由梯形梁变形引起的电容变化... 力矩传感器在机器人关节实时力矩监测中起着重要作用,为提高电容力矩传感器灵敏度,提出一种双层静电极差动式电容力矩传感器。利用PCB板表面的双层静电极与悬臂梁动电极垂直分布构成的电容器作为力敏元件,将由梯形梁变形引起的电容变化量以差值方式输出,通过推导单层与双层静电极传感器的输出特性,证明双层静电极传感器具有更高灵敏度。对传感器进行受力仿真分析,验证结构设计的合理性,并进行静态标定实验,得出双层静电极传感器灵敏度为单层静电极传感器灵敏度的1.8倍,最大非线性误差约为2.19%,重复性误差约为1.84%。该实验结果表明双层静电极传感器具有更高灵敏度,满足机器人关节测力的需求。 展开更多

关键词 电容力矩传感器 灵敏度 差动式 双层静电极

在线阅读 下载PDF 职称材料

组合式差动圆柱面电容倾角传感器的输出特性研究

3

作者 王福谦 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第2期157-167,共11页

由于电容传感器极板的边缘效应,导致其存在有边缘附加电容,使其灵敏度降低并产生非线性,对传感器的输出特性产生影响。为了研究组合式差动圆柱面电容倾角传感器在计及边缘效应情况下的输出特性,将保角变换法、格林函数法和计算机数值模... 由于电容传感器极板的边缘效应,导致其存在有边缘附加电容,使其灵敏度降低并产生非线性,对传感器的输出特性产生影响。为了研究组合式差动圆柱面电容倾角传感器在计及边缘效应情况下的输出特性,将保角变换法、格林函数法和计算机数值模拟相结合,首先讨论组合式差动圆柱面电容器其中一组差动传感器的输出特性,指出改善该组传感器输出特性的途径,然后在该组传感器输出特性的基础上,研究组合式差动圆柱面电容倾角传感器的输出特性。理论分析和数值模拟结果表明,可通过5个途径来改善组合式差动圆柱面电容倾角传感器的输出特性:一是使转动与固定极板所对的圆心角相等;二是减小2个固定极板间隙所对的圆心角;三是增大转动、固定极板的半径并减小其差值;四是在转动、固定极板所对的圆心角相等的情形下,增大其圆心角的数值至π/2,使该传感器的测量范围增大至π/2;五是适度增加该组合传感器的单元数。该项研究不仅为在计及极板边缘效应情况下的电容传感器电容量的计算提供了一种新的方法,也消除了极板横向边缘效应对其输出特性的影响,提高了电容传感器的测量精度,为传感器的设计与研究提供了一种新的思路,在科研上具有一定的理论意义和实用价值。 展开更多

关键词 组合式 差动式 圆柱面 电容倾角传感器 边缘效应 保角变换法 格林函数法 数值模拟 输出特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

用于磨粒检测的同轴差分环状电容传感器设计

4

作者 何永勃 程寅 范文茹 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第7期89-93,共5页

针对航空发动机内摩擦副异常磨损所产生的大颗粒碎屑,滑油磨粒在线监测成为发动机预测性诊断的有效方法。为提高检测灵敏度,设计一种同轴差分环状电容传感器,并提出了管道内磨粒引起电容变化量的解析表达式。首先,基于COMSOL Multiphys... 针对航空发动机内摩擦副异常磨损所产生的大颗粒碎屑,滑油磨粒在线监测成为发动机预测性诊断的有效方法。为提高检测灵敏度,设计一种同轴差分环状电容传感器,并提出了管道内磨粒引起电容变化量的解析表达式。首先,基于COMSOL Multiphysics仿真软件建立传感器三维模型,分析结构参数、磨粒特征对电容值的影响,验证了解析表达式的正确性,并确立传感器最佳结构参数值;其次,分析了多种磨粒轴向流动时差动电容变化规律;最后,通过交流电桥对传感器灵敏度进行验证。仿真结果表明,该传感器能够在8 mm管道内径中检测出半径为0.12 mm的金属球体磨粒和水滴,以及径向长度0.1 mm的片状磨粒,并对金属和非金属类磨粒皆可达到较高的灵敏度,可为滑油磨粒在线检测研究提供设计支持。 展开更多

关键词 磨粒检测 差动式 电容传感器 灵敏度 交流电桥

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于结构解耦的新型电容式力矩传感器设计 被引量：8

5

作者 蒲明辉 冯向楠 +2 位作者 罗国树 梁旭斌 潘海鸿 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期10-17,共8页

为解决力矩传感器中由于倾覆力矩、轴向力和径向力等所造成的力耦合效应和测量误差问题,基于结构解耦原理设计了一种新型电容式力矩传感器。该新型电容式力矩传感器利用内置十字交叉滚子轴承实现结构解耦,从而消除力耦合效应对测量准确... 为解决力矩传感器中由于倾覆力矩、轴向力和径向力等所造成的力耦合效应和测量误差问题,基于结构解耦原理设计了一种新型电容式力矩传感器。该新型电容式力矩传感器利用内置十字交叉滚子轴承实现结构解耦,从而消除力耦合效应对测量准确性的影响。测量部分采用垂直极板电容效应原理,并以双差动的测量方式提高传感器的灵敏度和稳定性。以商用转矩转速传感器作为标准力矩仪对此新型电容式力矩传感器进行标定,并进行解耦验证实验。标定和实验结果表明,该新型电容式力矩传感器的线性度为1.04%、分辨率0.05 N·m、最大测量误差约为2.07%,所设计的传感器能够有效降低力耦合效应的影响,具备结构解耦、高灵敏度和高准确性等特点。 展开更多

关键词 力矩传感器 力耦合效应 解耦 垂直极板电容效应 双差动

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种差动式电容荷载传感器 被引量：6

6

作者 于晓光 卢满怀 杨三序 《电测与仪表》 北大核心 2009年第11期56-58,共3页

针对目前用于荷载(力)检测的传感器原理和种类单一,难于满足不同场合检测需要这一情况,开发了一种全新的差动式电容荷载传感器。该传感器将被测荷载的变化作为输入量,通过敏感元件—弹性体和转换原件—差动式圆柱型电极转换为电容量的变... 针对目前用于荷载(力)检测的传感器原理和种类单一,难于满足不同场合检测需要这一情况,开发了一种全新的差动式电容荷载传感器。该传感器将被测荷载的变化作为输入量,通过敏感元件—弹性体和转换原件—差动式圆柱型电极转换为电容量的变化,将输入与输出建立起一一对应的线性关系。传感器采用了差动式、等位环、超薄圆柱型电极结构以及现代材料和工艺,消除了非线性误差和边缘效应。使其检测精度、灵敏度、可靠性、使用寿命大为提高,具有实用和推广价值。 展开更多

关键词 荷载 差动式电容传感器 检测 电极 等位环

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种新型电容式力矩传感器设计 被引量：3

7

作者 陈琳 罗年景 +1 位作者 罗国树 潘海鸿 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第7期84-86,89,共4页

为准确、快速地检测力矩,提出了基于电容边缘效应的差动式新型力矩传感器设计。由机械本体和印制电路板(PCB)组成,机械本体上2个感应动电极与PCB上2个对应的感应静电极互相垂直,且为差动式结构。通过电容量/数字转换器检测垂直极板间的... 为准确、快速地检测力矩,提出了基于电容边缘效应的差动式新型力矩传感器设计。由机械本体和印制电路板(PCB)组成,机械本体上2个感应动电极与PCB上2个对应的感应静电极互相垂直,且为差动式结构。通过电容量/数字转换器检测垂直极板间的电容量,得到"力矩/电容量"转换关系。以商用转矩转速传感器作为标准力矩仪对力矩传感器进行标定与实验验证,结果表明:差动式电容力矩传感器具有较高的灵敏度、重复度和线性度等优点,其灵敏度约为非差动式的2倍且非线性误差更小。 展开更多

关键词 边缘效应 差动式 力矩传感器 电容/数字转换器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于差动式电容传感器的车辆载荷检测系统 被引量：3

8

作者 陈梅 《现代电子技术》 2011年第9期190-192,196,共4页

针对传统车辆载荷检测系统存在的不足,提出了一种电容式车辆载荷检测系统,该系统的载荷检测传感器采用差动式结构,大大提高了测量的灵敏度和非线性,电容测量线路采用差动脉冲宽度调制集成测量电路,数据的采集和处理采用自带A/D转换器的S... 针对传统车辆载荷检测系统存在的不足,提出了一种电容式车辆载荷检测系统,该系统的载荷检测传感器采用差动式结构,大大提高了测量的灵敏度和非线性,电容测量线路采用差动脉冲宽度调制集成测量电路,数据的采集和处理采用自带A/D转换器的STC89LE516AD单片机芯片,数据通信采用无线通信模式。这种载荷检测系统结构简单、成本低廉、安装方便、性能可靠、测量电路简单、抗干扰性好,可用于交通数据的采集和便携式测量,具有良好的使用前景。 展开更多

关键词 车辆载荷检测 差动式电容传感器 STC89LE516AD芯片 无线通信

在线阅读 下载PDF 职称材料

差动电容式动态张力传感器的研究 被引量：4

9

作者 程宁 魏任之 李毅 《传感器技术》 CSCD 1996年第1期31-33,共3页

介绍一种研制成功的电容式动态张力传感器。该传感器线性度好，性能稳定，灵敏度高且抗干扰能力强，具有广阔的应用前景。

关键词 差动式 电容传感器 线性度 张力 矿井提升机

在线阅读 下载PDF 职称材料

差动电容传感器直接数字变换方法与实现 被引量：1

10

作者 余学锋 于杰 刘辉 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第6期4-7,共4页

为了使差动电容传感器与数字仪器间建立数据连接,设计了新型直接数字变换器。变换器采用双斜式变换原理,可实现差动电容传感器差与和之比值的数字输出,给出了原理性电路及测试结果。分析表明:寄生电容、开关泄漏电流和比较器偏置电压等... 为了使差动电容传感器与数字仪器间建立数据连接,设计了新型直接数字变换器。变换器采用双斜式变换原理,可实现差动电容传感器差与和之比值的数字输出,给出了原理性电路及测试结果。分析表明:寄生电容、开关泄漏电流和比较器偏置电压等因素对变换过程的影响可以忽略。新型变换技术所获得的高精度和良好的线性只取决于参考电压源而与传感器变换过程参数无关。试验结果显示,对于标称值为10 pF的差动电容传感器,在整个测量范围内,最大线性误差小于0.05%。 展开更多

关键词 差动电容传感器 直接数字变换 双斜式技术 分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

DRY-1B型电容分量式钻孔应变仪关键技术与应用

11

作者 彭华 马秀敏 +2 位作者 孙尧 姜景捷 郝飞 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期313-323,共11页

文章简述了DRY-1B型电容分量式钻孔应变仪(简称“钻孔应变仪”)的理论基础,攻关了微位移感知、降噪、控温、性能测试、标定等关键技术,并通过了性能测试,标定结果表明:该应变仪达到了高分辨率(≥5×10^(-11)ε)、宽频带(10~100 Hz可... 文章简述了DRY-1B型电容分量式钻孔应变仪(简称“钻孔应变仪”)的理论基础,攻关了微位移感知、降噪、控温、性能测试、标定等关键技术,并通过了性能测试,标定结果表明:该应变仪达到了高分辨率(≥5×10^(-11)ε)、宽频带(10~100 Hz可选)、大动态范围(≥1×10^(-3)ε)、24位AD记录、低功耗(<3 W)等技术指标,其性能优于同期美国PBO和日本同类钻孔应变仪,是一款国际领先的地壳运动长期观测仪器,基本能够满足地壳长期应变缓慢积累的蠕变运动和短期应变快速变化的地震火山活动等观测需求。2008年以来,通过20余个地应力台站的应用,该钻孔应变仪记录到大量的地壳形变、断裂活动、同震应变波、应变阶跃、矿压活动等应变信息,并以北长山地应力台站应变监测数据自洽性检验和土耳其地震映震能力分析为例发现:北长山地应力台站电容传感器1#+3#和2#+4#元件应变曲线总体平稳,相关系数R2达到0.95;1#-3#和2#-4#元件的差应变年变化速率为10-8量级,反映出长岛地区以剪切应力为主,且处于地震活动相对高的应力环境;利用该应变仪观测到2023年2月6日土耳其M 7.8级和M7.5级两次地震明显的同震应变响应,尤其是获取了M7.8级主震面波周期为50~60 s,呈现出面波异常,理论上可分辨出100 km范围M0.74级地震产生的应变波,达到了应用示范效果。该钻孔应变仪在地球动力学研究、内动力地质灾害监测等领域具有较好的推广价值和应用前景。 展开更多

关键词 电容分量式 钻孔应变仪 差动电容位移传感器 同震应变响应 内动力地质灾害监测

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于柔性铰链的倾角传感器设计

12

作者 吕傲 傅骁 +3 位作者 李遥 张聪 段发阶 蒋佳佳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期285-290,共6页

针对现有倾角传感器分辨力不足、精度不高、线性度差等问题,设计了一种使用柔性铰链连接极板和外框架进行角度传递的差动电容式倾角传感器,该传感器兼具稳定性好、分辨力高和线性度好的优点。提出了在检测能力一定的情况下通过改变结构... 针对现有倾角传感器分辨力不足、精度不高、线性度差等问题,设计了一种使用柔性铰链连接极板和外框架进行角度传递的差动电容式倾角传感器,该传感器兼具稳定性好、分辨力高和线性度好的优点。提出了在检测能力一定的情况下通过改变结构参数获得不同分辨力和量程的倾角传感器设计方法。分析了差动式电容极板测倾角原理并进行了线性度评定。构建了结构参数对传递灵敏系数的影响模型,根据选择的结构参数设计了传感器并结合数字电容检测电路进行了验证。实验结果表明在±1000″量程范围内分辨力优于0.14″,测量误差小于±2″,线性度优于0.17%。 展开更多

关键词 倾角传感器 差动式电容传感器 柔性铰链 电容检测 分辨力 线性度

在线阅读 下载PDF 职称材料

挠性陀螺交叉耦合影响因素分析及控制

13

作者 蔡曜 司玉辉 +2 位作者 王玉琢 杜鑫 尹路 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第1期141-151,共11页

由于机械结构误差和电气干扰,实际生产的挠性陀螺存在交叉耦合。分析交叉耦合影响因素,确定其为差动式电感传感器铁芯柱垂直度和力矩器线圈周向偏移角度,由此建立传感器、力矩器的误差模型,定量分析了各影响因素对交叉耦合的影响程度。... 由于机械结构误差和电气干扰,实际生产的挠性陀螺存在交叉耦合。分析交叉耦合影响因素,确定其为差动式电感传感器铁芯柱垂直度和力矩器线圈周向偏移角度,由此建立传感器、力矩器的误差模型,定量分析了各影响因素对交叉耦合的影响程度。设计铁芯柱精密装配工装、线圈精密装配工装,并对力矩器进行可调设计,控制挠性陀螺交叉耦合。工程实践表明:各项控制方法均取得较好效果,交叉耦合稳定控制为不大于1%;各项控制方法提高了挠性陀螺对角速度的测量精度,进而提高了惯导系统的导航精度。 展开更多

关键词 挠性陀螺 交叉耦合 影响因素 差动式电感传感器 力矩器 可调设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

微米／纳米技术在微惯性器件中的应用

14

作者 陈锦杜 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第S1期153-156,共4页

微型硅加速度计采用挠性结构、电容传感器和电容静电力矩器。挠性接头厚度和电容极板间隙均在微米量级。而电极表面绝缘层厚度应在纳米量级。它的结构设计和制作工艺紧密依靠细微加工技术。从需要出发，合理设计，采用新技术新工艺，发... 微型硅加速度计采用挠性结构、电容传感器和电容静电力矩器。挠性接头厚度和电容极板间隙均在微米量级。而电极表面绝缘层厚度应在纳米量级。它的结构设计和制作工艺紧密依靠细微加工技术。从需要出发，合理设计，采用新技术新工艺，发展微型惯性器件。 展开更多

关键词 微型硅加速度计 纳米技术 微型惯性器件 电容传感器 差动电容 力矩器 摆片 电容器极板 静电力 挠性结构

在线阅读 下载PDF 职称材料