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基于镀银锦纶/锦纶/水性聚氨酯复合纱的一维结构柔性电容传感器
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作者 岳欣琰 邵剑波 +3 位作者 王小虎 韩潇 赵晓曼 洪剑寒 《纺织学报》 北大核心 2025年第3期82-89,共8页
为制备新型电容式柔性传感器,在镀银锦纶(SCN)芯纱表面包覆锦纶拉伸变形丝(PA),并对其浸渍水性聚氨酯(WPU)得到SCN/PA/WPU复合纱,然后利用复合纱设计制备了一维结构电容式柔性传感器。对SCN芯纱、SCN/PA包覆纱、SCN/PA/WPU复合纱进行形... 为制备新型电容式柔性传感器,在镀银锦纶(SCN)芯纱表面包覆锦纶拉伸变形丝(PA),并对其浸渍水性聚氨酯(WPU)得到SCN/PA/WPU复合纱,然后利用复合纱设计制备了一维结构电容式柔性传感器。对SCN芯纱、SCN/PA包覆纱、SCN/PA/WPU复合纱进行形貌观察、力学性能测试,分析传感器的应变传感性能,并应用于人体生理活动的监测。结果表明:SCN/PA/WPU复合纱和SCN/PA包覆纱的力学性能较SCN芯纱有明显提升;传感器表现出良好的应变-电容传感性能,具有0%~140%的工作响应范围;在10%的拉伸应变下,其灵敏度系数为0.66,且重复性良好,能够承受1200次以上的拉伸-卸载循环,可用于人体运动与生理活动的实时监控。 展开更多
关键词 镀银锦纶 锦纶 包覆纱 一维结构 电容传感器 人体运动监测 水性聚氨酯
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同面阵列电容传感器输出信号质量评估研究
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作者 李瑞航 张玉燕 +2 位作者 温银堂 潘钊 李泓漾 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期915-921,共7页
通过有限元仿真和实验系统评估了3×4阵列电极同面电容传感器电极对输出信号质量。结果表明,减少电极间距和增加接触边缘长度有利于提高电极对输出信号质量。提出了一种评估同面电容传感器输出信号质量的指标——电极利用率。对不... 通过有限元仿真和实验系统评估了3×4阵列电极同面电容传感器电极对输出信号质量。结果表明,减少电极间距和增加接触边缘长度有利于提高电极对输出信号质量。提出了一种评估同面电容传感器输出信号质量的指标——电极利用率。对不同独立电极数量电极利用率的输出信号质量进行了评估。结果表明,增加独立电极数量只能在一定程度上增加有效输出信息,且引入大量噪声。随着独立电极数量增加,电极利用率下降,解释了独立电极数量增加输出信号质量反而下降的原因。图像重建结果与电极利用率分析结论一致。实验和仿真结果验证了电极利用率评估多电极同面电容传感器输出信号质量的有效性。该方法和结论可为同面电容传感器阵列电极设计和输出信号处理提供参考。 展开更多
关键词 电容层析成像 同面阵列电容检测 同面电容传感器 信号质量评估 电极利用率
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南科大在3D打印离子电容传感器研究方向取得新进展
3
作者 青燕 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第18期12-12,共1页
近日,南方科技大学机械与能源工程系教授葛绮团队于Nature Communications发表题为“Highly conductive and stretchable nanostructured ionogels for 3D printing capacitive sensors with superior performance”的论文,该工作基于... 近日,南方科技大学机械与能源工程系教授葛绮团队于Nature Communications发表题为“Highly conductive and stretchable nanostructured ionogels for 3D printing capacitive sensors with superior performance”的论文,该工作基于光诱导的微相分离策略,制备了具有双连续纳米结构的离子凝胶,在保证打印精度和力学性能的情况下显著提高了离子凝胶的导电性,通过3D打印技术制备了高性能的离子电容传感器。 展开更多
关键词 电容传感器 3D打印技术 3D打印
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针织一体成形电容传感器设计及其性能
4
作者 李露红 罗天 丛洪莲 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期80-88,共9页
针对柔性电容传感器的电极易暴露于外界环境和穿着舒适性差等问题,提出一种表面绝缘电极与介质层一体成形的针织电容传感器设计方法。进一步对传感器的力学性能、表面绝缘性能和传感性能进行探究,揭示了织物厚度与间隔丝直径对其性能的... 针对柔性电容传感器的电极易暴露于外界环境和穿着舒适性差等问题,提出一种表面绝缘电极与介质层一体成形的针织电容传感器设计方法。进一步对传感器的力学性能、表面绝缘性能和传感性能进行探究,揭示了织物厚度与间隔丝直径对其性能的影响。研究发现,织物厚度越大,间隔丝直径越小的传感器综合性能越好,其中厚度为8.0 mm、间隔丝直径为0.15 mm的传感器表现最佳,其灵敏度为0.033 kPa^(-1),并且具有较低的迟滞性和快速响应时间,对不同性质输入信号(不同压缩距离和不同压缩频率)均具有良好的分辨响应能力,且具有2 000次循环内的重复稳定性,在手部动作识别及液体称重场景展现出较好的压力传感能力。该传感器降低了生产成本,且应用过程中信号稳定,在可穿戴、医疗监测及人机交互界面展现出巨大的应用潜力。 展开更多
关键词 针织 柔性电极 间隔织物 电容传感器 传感性能 可穿戴柔性设备 棉纱 锦纶
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单一平面电容传感器数学模型及有限元解法研究 被引量:13
5
作者 刘少刚 安进华 +3 位作者 罗跃生 葛杨 王珏 王士成 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期79-84,共6页
单一平面电容传感器是木材含水率高精度测量仪器的核心装置,是任意结构形状电容传感器的特例.为了得到单一平面电容传感器数学模型的数值解,该文以一种设定了具体尺寸的单一平面电容传感器为例,描述了将前期研究中所建立的偏微分方程数... 单一平面电容传感器是木材含水率高精度测量仪器的核心装置,是任意结构形状电容传感器的特例.为了得到单一平面电容传感器数学模型的数值解,该文以一种设定了具体尺寸的单一平面电容传感器为例,描述了将前期研究中所建立的偏微分方程数学模型转换成三维状态下的有限元方程的具体过程.在有限元分析软件FlexPDE环境下对偏微分方程进行求解,得到了木材介电常数与传感器电容值的关系.该结果可应用于工程实际,可以方便地推广到具有一般尺寸和结构的单一平面电容传感器上去. 展开更多
关键词 电容传感器 木材含水率 数学模型 有限元法 FlexPDE
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用四单元电容传感器测量绝缘纸板微水分分布 被引量:7
6
作者 戴恒震 孙宝元 +1 位作者 毛范海 李万全 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期215-219,共5页
由于变压器绝缘纸板中的微水分影响其介电特性,用介电方法可以测量绝缘纸板微水分分布.测量系统采用一种有4个感应深度不等的测量单元的电容式传感器,轮流使用各测量单元可获得绝缘纸板的对应导纳,再利用绝缘纸板截面上分布测点的等效导... 由于变压器绝缘纸板中的微水分影响其介电特性,用介电方法可以测量绝缘纸板微水分分布.测量系统采用一种有4个感应深度不等的测量单元的电容式传感器,轮流使用各测量单元可获得绝缘纸板的对应导纳,再利用绝缘纸板截面上分布测点的等效导纳,推导出绝缘纸板不同深度层上的介电特性,通过适当标定后,该测量系统可以用于估算被测绝缘纸板某深度的含水质量分数.试验证明了其使用效果.介绍了传感器的原理、结构及测量系统的构成. 展开更多
关键词 绝缘纸板 水分分布 电容传感器 电容传感器 测量系统 介电特性 测量单元 水分影响 等效导纳 使用效果 质量分数 变压器 再利用
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利用正交试验的电容传感器仿真及优化设计 被引量:9
7
作者 王小鑫 闫洁冰 +2 位作者 胡红利 高享想 张肖 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期81-86,共6页
针对电容传感器存在检测场灵敏度分布不均匀及其测量灵敏度低的问题,提出一种基于有限元分析与正交试验设计相结合的方法,分别对二电极、四电极及八电极的电容传感器结构进行优化设计,并对试验结果进行方差分析。通过比较分析各参数对... 针对电容传感器存在检测场灵敏度分布不均匀及其测量灵敏度低的问题,提出一种基于有限元分析与正交试验设计相结合的方法,分别对二电极、四电极及八电极的电容传感器结构进行优化设计,并对试验结果进行方差分析。通过比较分析各参数对不同电极电容传感器的影响规律,得出同时满足电容传感器检测场灵敏度分布的均匀性和测量灵敏度的最优组合方案。仿真试验表明,随着电极数的增加,检测场区域的灵敏度分布越来越不均匀,电容传感器的测量灵敏度越来越高。通过对优化设计结果进行静态测试试验,得出二电极、四电极、八电极传感器试验数据的方差分别为0.054 9、0.061 3、0.096 3,即灵敏度分布越来越不均匀,同时随着电极数的增加,灵敏度增大。试验结果与仿真计算结果具有较高的一致性,表明此方法所得出的优化结果具有合理性和正确性。 展开更多
关键词 电容传感器 正交试验 有限元分析 灵敏度测量
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任意结构形状的电容传感器原理和数学模型 被引量:8
8
作者 刘少刚 孟庆鑫 +2 位作者 罗跃生 董晓璋 田勇臣 《北京林业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期17-21,共5页
在木材工业中,木材含水率检测应用的单一平面电容传感器都是采用大量实验或近似数学模型实现检测的,难以控制和分析误差。鉴于此,并根据木材的介电常数与其含水率存在着一一对应的关系,该文研究了用于测量介电常数、具有任意几何结构形... 在木材工业中,木材含水率检测应用的单一平面电容传感器都是采用大量实验或近似数学模型实现检测的,难以控制和分析误差。鉴于此,并根据木材的介电常数与其含水率存在着一一对应的关系,该文研究了用于测量介电常数、具有任意几何结构形状的电容传感器。利用静电场及静电场中的导体和电介质的性质等相关理论,在电极和被测物处于任意几何结构形状和任意空间相对位置的状态下,建立了测量介电常数的电容传感器的精确数学模型。以经典物理学中已知结果的球形电容传感器为算例,得到了与传统电磁场理论中完全一样的结果,验证了所建立数学模型的正确性。 展开更多
关键词 电容传感器 数学模型 木材含水率 介电常数 静电场
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电容传感器灵敏度与结构关系研究 被引量:7
9
作者 李国林 张旭 +1 位作者 赵曦 施聚生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期314-317,共4页
本文主要研究近感探测电容传感器电极结构对灵敏度的影响。在综述和讨论几种近感探测电容传感器结构与灵敏度关系基础上 ,提出了一种具有隔离极的电容传感器。分析了目标出现前后 ,等效电容拓扑结构。给出了理论分析和灵敏度表达式 ,并... 本文主要研究近感探测电容传感器电极结构对灵敏度的影响。在综述和讨论几种近感探测电容传感器结构与灵敏度关系基础上 ,提出了一种具有隔离极的电容传感器。分析了目标出现前后 ,等效电容拓扑结构。给出了理论分析和灵敏度表达式 ,并对两种传感器的灵敏度进行了比较。通过实验研究 ,证明该传感器具有更高的灵敏度和较大的探测距离。 展开更多
关键词 电容传感器 近感探测 灵敏度 电极结构
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电容传感器的原理及应用 被引量:30
10
作者 蒙文舜 杨运经 刘云鹏 《现代电子技术》 2003年第7期78-81,共4页
论述了在测量与长度有关的力学量所采用的各类电容传感器的工作原理和分析方法 ,介绍了他们在测量技术中的具体应用 。
关键词 电容传感器 长度 精度 误差分析
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平面电容传感器液位检测系统设计 被引量:8
11
作者 瞿惠琴 谷永先 +1 位作者 吴孔培 叶倩 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期48-52,共5页
为了对高度小于100mm的液位进行非接触式测量,采用液位变化改变平面电容边缘电场参量的方法,对平面电容传感器的工作原理进行了理论分析,研究了平面电容传感器的结构参量对其灵敏度、穿透深度的影响,并对传感器结构参量进行了优化,基于... 为了对高度小于100mm的液位进行非接触式测量,采用液位变化改变平面电容边缘电场参量的方法,对平面电容传感器的工作原理进行了理论分析,研究了平面电容传感器的结构参量对其灵敏度、穿透深度的影响,并对传感器结构参量进行了优化,基于平面电容传感器,设计了非接触式低液位检测系统,通过对纯净水、洗洁精溶液和墨汁的实验验证,取得了0mm~100mm范围的液位测量数据。结果表明,该检测系统工作稳定,具有线性输出,重复性误差约为±0.28%,数据修正前的测量误差小于7.8%。这一结果对非接触式较低液位的检测是有帮助的。 展开更多
关键词 测量与计量 液位检测 平面电容传感器 电极结构 FDC2214
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单一平面电容传感器数学模型的数值解法 被引量:4
12
作者 刘少刚 孟庆鑫 +2 位作者 罗跃生 王珏 田勇臣 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期135-140,共6页
单一平面电容传感器是用来测量木材含水率的高精度仪器,属于具有任意结构形状的电容传感器的特例。为研究单一平面传感器数学模型的数值解法,以一种设定了具体尺寸的单一平面电容传感器为例,利用数值分析的一个数值方法——差分离散格式... 单一平面电容传感器是用来测量木材含水率的高精度仪器,属于具有任意结构形状的电容传感器的特例。为研究单一平面传感器数学模型的数值解法,以一种设定了具体尺寸的单一平面电容传感器为例,利用数值分析的一个数值方法——差分离散格式,对笔者前期建立的任意结构形状的电容传感器的偏微分方程数学模型构造了便于计算和研究的离散近似模型。利用该近似模型对单一平面电容传感器的工作状况进行分析,得到了木材介电常数与传感器电容值的关系。 展开更多
关键词 电容传感器 木材含水率 数学模型 数值解法 介电常数
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电容传感器灵敏度分布快速计算法及其应用 被引量:3
13
作者 颜华 王玉涛 +1 位作者 邵富群 王师 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期505-508,共4页
提出一种基于有限元的两相流检测用电容传感器灵敏度分布的快速计算法.通过总系数矩阵的快速生成以及快速的电容计算,显著地缩短了灵敏度分布的计算时间.还介绍了该方法在电容层析成象系统及电容式两相流相浓度传感器设计中的应用.
关键词 电容传感器 灵敏度分布 两相流 快速算法
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平面电容传感器在探测材料损伤中的研究 被引量:3
14
作者 谢宁宁 陈向东 +1 位作者 李晓钰 宋濛 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第7期497-500,515,共5页
通过ANSYS软件分析了平面电容传感器电容量与极板宽度和极板间距的关系,并选择合适的平面电容传感器探头的尺寸。针对非金属材料表面下水损伤的检测,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。根据平面电容传感器检... 通过ANSYS软件分析了平面电容传感器电容量与极板宽度和极板间距的关系,并选择合适的平面电容传感器探头的尺寸。针对非金属材料表面下水损伤的检测,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。根据平面电容传感器检测材料相对介电常数的变化,深入研究了非金属材料表面下水柱损伤深度和水柱损伤区域大小对电容量的影响。仿真和初步实验结果表明,在一定范围内,测得的电容值随着水柱损伤深度和损伤区域大小的变化而变化。 展开更多
关键词 三电极平面电容传感器 ANSYS 损伤深度 损伤区域 探测
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一种测量低产液水平井含水率的筒状电容传感器 被引量:12
15
作者 徐文峰 李文涛 +1 位作者 刘兴斌 胡金海 《测井技术》 CAS CSCD 2008年第5期403-405,共3页
针对国内低产液水平井产液剖面含水率的测量问题,提出了一种新型的筒状结构电容传感器。给出了该传感器的结构,分析了其测量原理,建立了其数学模型。理论上传感器的输出与持水率有很好的对应关系。在室内进行了静态高度法原理实验,实验... 针对国内低产液水平井产液剖面含水率的测量问题,提出了一种新型的筒状结构电容传感器。给出了该传感器的结构,分析了其测量原理,建立了其数学模型。理论上传感器的输出与持水率有很好的对应关系。在室内进行了静态高度法原理实验,实验结果与理论分析具有较好的一致性,说明该方法是可行的,实验结果同时说明该传感器受到沾污的影响。 展开更多
关键词 生产测井 水平井 低流量 含水率测量 筒状电容传感器
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固相浓度电容传感器特性分析与结构参数优选 被引量:5
16
作者 张西良 胡国强 徐云峰 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期589-595,共7页
针对螺旋加料管道内固相物料浓度检测受固相分布影响大的问题,基于电容检测原理,设计螺旋表面极板电容传感器.采用有限元仿真方法,建立电容传感器的三维有限元模型,仿真分析电容传感器灵敏度场分布特性,以及源/检测极板张角、极板轴向... 针对螺旋加料管道内固相物料浓度检测受固相分布影响大的问题,基于电容检测原理,设计螺旋表面极板电容传感器.采用有限元仿真方法,建立电容传感器的三维有限元模型,仿真分析电容传感器灵敏度场分布特性,以及源/检测极板张角、极板轴向长度、屏蔽罩半径、保护极板张角等结构参数对电容传感器检测场各项指标的影响.使用单因素轮换法,筛选出每个因素的理想水平范围.以减小均匀性误差为目标,选择正交试验以及方差分析法,得到各因素的主次顺序以及最优的因素组合,其灵敏度场均匀性误差参数为5.06%.设计检测场均匀性验证试验,搭建传感器实物,实测灵敏度场均匀性误差参数为5.43%,显著改善了传感器检测场的软场效应,减小固相分布对固相浓度检测的影响,满足实际应用需要. 展开更多
关键词 电容传感器 浓度检测 螺旋加料 有限元仿真 灵敏度分布
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几何参数设计对相邻电容传感器性能的影响 被引量:5
17
作者 李楠 韩颖 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期330-336,共7页
针对相邻电容传感器存在的测量信号微弱的问题,研究了相邻电容传感器的几何参数设计对传感器性能的具体影响,并通过几何参数的优化大幅度提高传感器测量性能.提出包括穿透深度、信号强度与噪声抑制、测量灵敏度与动态测量范围的相邻电... 针对相邻电容传感器存在的测量信号微弱的问题,研究了相邻电容传感器的几何参数设计对传感器性能的具体影响,并通过几何参数的优化大幅度提高传感器测量性能.提出包括穿透深度、信号强度与噪声抑制、测量灵敏度与动态测量范围的相邻电容传感器性能综合评价细则.针对环形相邻电容传感器进行了极板几何面积变化对传感器性能影响的研究分析;设计了矩形、环形、交叉指形和螺旋盘形4种结构的相邻电容传感器,在等参数同测量环境下,对各相邻电容传感器分别进行电场仿真和边缘电容测量值比较,确定传感器几何形状对传感器性能的具体影响.实验结果表明,相邻电容传感器几何参数对传感器测量信号强度与测量灵敏度影响明显,复杂交叉指形与螺旋盘形的电容传感器测量区域的总体测量灵敏度比单结构的环形、矩形传感器的分别提高了66.8%与33.5%. 展开更多
关键词 相邻电容传感器 信号强度 测量灵敏度 几何参数
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基于电容传感器的油水界面监控装置 被引量:6
18
作者 何祥宇 陈磊 《电子科技》 2010年第7期104-106,共3页
介绍了基于电容传感器的油水界面监控装置的设计思想,阐述了电容传感器的工作原理和该装置的监测原理。装置单机工作时,单片机处理数据,通过显示装置显示油水界面的信息,并控制外设实现储油罐的自动放水及动态液位的显示。设计了串行通... 介绍了基于电容传感器的油水界面监控装置的设计思想,阐述了电容传感器的工作原理和该装置的监测原理。装置单机工作时,单片机处理数据,通过显示装置显示油水界面的信息,并控制外设实现储油罐的自动放水及动态液位的显示。设计了串行通信接口,以便进行系统的扩展,实现PC的集中控制。 展开更多
关键词 油水界面 电容传感器 串行通信 监测
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基于叉指电容传感器的油品电学参数检测系统设计 被引量:2
19
作者 彭玉峰 赵丽丽 +1 位作者 杨少歌 周军晓 《电子器件》 CAS 北大核心 2014年第2期287-291,共5页
食用油关系人们身体健康,现有技术不能实现快速方便检测。提出以新型叉指电容传感器为基础,基于介电常数测量原理,采用电容数字转换芯片AD7746,利用I2C串口协议和微控制器PIC18F452单片机进行通信,实现电容数据的采集和处理,构成一个快... 食用油关系人们身体健康,现有技术不能实现快速方便检测。提出以新型叉指电容传感器为基础,基于介电常数测量原理,采用电容数字转换芯片AD7746,利用I2C串口协议和微控制器PIC18F452单片机进行通信,实现电容数据的采集和处理,构成一个快捷实时食用油检测系统。首先对常见的食用油进行测量,再依次加地沟油进行测量,最后对不同煎炸时间的食用油测量其中电容变化,得出实验数据。结果发现煎炸时间越长,油中极化分子越多,对健康影响越大。 展开更多
关键词 电子电路设计 食用油检测 叉指电容传感器 AD7746 PIC18F452
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基于电容传感器的醋酸纤维含油率检测 被引量:2
20
作者 吕汉明 王晓叶 马崇启 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期106-110,129,共6页
为低成本在线检测醋酸纤维含油率,设计了醋酸纤维含油率在线测试实验装置,利用2个电容传感器(0号传感器和1号传感器)分别检测上油前后的醋酸纤维丝束,再根据2个传感器的输出电压差值计算纤维含油率。试验分2步进行:第1步为标定传感器;第... 为低成本在线检测醋酸纤维含油率,设计了醋酸纤维含油率在线测试实验装置,利用2个电容传感器(0号传感器和1号传感器)分别检测上油前后的醋酸纤维丝束,再根据2个传感器的输出电压差值计算纤维含油率。试验分2步进行:第1步为标定传感器;第2步为通过改变上油辊的转速改变醋酸纤维丝束所含的乳液量,并测试传感器输出电压的变化。结果表明:电容传感器的输出电压与无油纤维丝束的线密度成正比;对于一定浓度的乳液,1号电容传感器的输出电压与丝束携带的乳液量正相关。建立了含油率与2个电容传感器输出电压之间的二次函数关系式,应用该式估算的醋酸纤维含油率与烘干称重法得到的纤维含油率之差小于5.2%。 展开更多
关键词 醋酸纤维 含油率 电容传感器 在线检测
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