基于平行板电容传感器的海洋油气装备异物侵入检测研究

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作者 李振 李汶璇 +6 位作者 韩建庆 张宏远 王言哲 张丛 马哲 常琳 张永波 《传感技术学报》 北大核心 2025年第8期1373-1380,共8页

异物侵入会造成海洋油气装备发生安全隐患,甚至是严重的安全事故,对海洋油气装备进行异物侵入检测有利于保障海洋油气装备的安全运行。将平行板电容传感器应用于海洋油气装备异物侵入检测研究,分析平行板电容传感器均匀电场和边缘电场... 异物侵入会造成海洋油气装备发生安全隐患,甚至是严重的安全事故,对海洋油气装备进行异物侵入检测有利于保障海洋油气装备的安全运行。将平行板电容传感器应用于海洋油气装备异物侵入检测研究,分析平行板电容传感器均匀电场和边缘电场检测原理,推导检测灵敏度分布公式,建立平行板电容传感器三维仿真模型,实验研究平行板电容传感器检测球体异物和圆柱体异物。实验研究结果表明:平行板电容传感器能有效检测1 cm、3 cm、5 cm直径的球体异物和圆柱体异物,且随着异物体积的不断增大,检测结果变化量呈现单调递增趋势,从而验证平行板电容传感器具有应用于海洋油气装备异物侵入检测的可行性。 展开更多

关键词 平行板电容传感器 异物侵入 检测灵敏度分布 海洋油气装备

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液态电极电容式倾角传感器 被引量：5

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作者 陈进军 温志渝 +1 位作者 文方 王武 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期219-220,共2页

涉及无机械运动部件倾角传感技术,介绍一种变电极面积差动电容式倾角敏感器件新型结构,给出了初步试验结果。

关键词 传感器 倾 角 差动电容 液态电极

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螺旋表面极板电容式传感器的灵敏场分析 被引量：12

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作者 李虎 杨道业 程明霄 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期2292-2297,共6页

气固两相流质量流量的检测和控制是工业上长期未能有效解决的难题。从工业角度出发,采用电容层析成像技术建立了一种改进型螺旋表面极板电容式传感器。通过有限元仿真的方式,分析了极板张角、管壁介电常数、管壁厚度对灵敏场分布和均匀... 气固两相流质量流量的检测和控制是工业上长期未能有效解决的难题。从工业角度出发,采用电容层析成像技术建立了一种改进型螺旋表面极板电容式传感器。通过有限元仿真的方式,分析了极板张角、管壁介电常数、管壁厚度对灵敏场分布和均匀性误差参数的影响。通过仿真分析,确定了各传感器模型参数的取值范围,为灵敏场分布的改善、传感器的优化设计和传感器系统性能的提高提供了必要的理论基础。 展开更多

关键词 电容层析成像 螺旋表面极板电容式传感器 有限元 灵敏场分布 均匀性误差参数

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基于结构解耦的新型电容式力矩传感器设计 被引量：8

4

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

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一种十字型双直梁电容式扭矩传感器设计 被引量：8

5

作者 蒲明辉 骆照阳 +1 位作者 蔡宝成 苏飞 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第4期9-14,共6页

文中设计一种基于十字型双直梁结构的电容式扭矩传感器。首先对十字型单直梁结构进行力学建模,通过分析影响灵敏度和串扰误差的主要参数,设计出一种能够提高传感器灵敏度的同时不降低抗串扰能力、不增加传感器厚度的十字型双直梁结构;... 文中设计一种基于十字型双直梁结构的电容式扭矩传感器。首先对十字型单直梁结构进行力学建模,通过分析影响灵敏度和串扰误差的主要参数,设计出一种能够提高传感器灵敏度的同时不降低抗串扰能力、不增加传感器厚度的十字型双直梁结构;然后对传感器结构参数进行设计,通过有限元仿真验证方案可行性;通过在多电容冗余差动的布置方式输出前对所检测电容值添加比例因子,提高了传感器抗串扰性能;最后,对扭矩传感器进行加工与标定,得到传感器的灵敏度为63.38(CDC/(N·m)),线性度为2.15%FS,迟滞为1.4%FS,串扰误差为1.52%FS。 展开更多

关键词 扭矩传感器 电容式传感器 传感器灵敏度 传感器弹性梁设计 垂直极板电容器

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基于介电特性的稻谷干燥含水率检测模型构建与验证 被引量：7

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作者 王丹阳 王洁 +5 位作者 张本华 赵名策 冀东平 战廷尧 冯龙龙 郝吉明 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期752-758,共7页

为建立稻谷通风干燥含水率在线监测系统,利用自制可替换平行极板电容器与阻抗分析仪构建系统测定模型,以辽-盐粳98为试验物料,测定不同极板材料、极板类型、极板绝缘性及通风网板网格尺寸条件下稻谷含水率与电容值间的数值关系。首先探... 为建立稻谷通风干燥含水率在线监测系统,利用自制可替换平行极板电容器与阻抗分析仪构建系统测定模型,以辽-盐粳98为试验物料,测定不同极板材料、极板类型、极板绝缘性及通风网板网格尺寸条件下稻谷含水率与电容值间的数值关系。首先探究极板材料与结构参数对电容值的影响,同时测定1×10^(3)~1×10^(6)Hz频率段内稻谷的介电常数ε’与介质损耗因数ε"。采用基于X-Y共生距离(SPXY)算法划分样本集,对60个不同含水率稻谷样本按照比例2∶1划分为校正集和预测集,并利用无信息变量消除法(UVE)、UVE-SPA(连续投影法)联合筛选出ε’、ε"以及ε’和ε"结合变量的特征变量数及所选频率点,再以UVE、SPA和UVE-SPA选取方法获得的频率数据作为因变量建立特征变量与含水率间支持向量回归(SVR)模型,最终对该支持向量机回归模型进行验证。结果表明:选用通风钢丝网作极板材料、网格尺寸为1cm进行试验,含水率测定效果最佳;介电常数随稻谷含水率增加而增加,随频率增加先增加再降低;全面考虑ε’和ε"两个因变量,经UVE-SPA联合筛选特征变量建立的支持向量机回归模型预测精度最优,预测系数达0.9795,预测均方根误差为0.01%,验证了该测量装置及支持向量机回归模型的可靠性,为实现稻谷通风干燥过程水分快速无损检测提供基础数值参考。 展开更多

关键词 通风网板 稻谷 含水率检测 电容传感器 支持向量机回归

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埋线探测系统的微小电容检测电路设计 被引量：6

7

作者 于殿泓 李晶 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第4期107-109,117,共4页

利用非平行板电容传感器的边缘效应,设计了浅层埋线探测系统中的微小电容检测电路,实现了准确探测埋线位置的目的。将交流电桥作为核心电路,实现了将动态微小电容量转换为放大直流电压量的功能;对电路进行仿真,得到了输入电容与输出电... 利用非平行板电容传感器的边缘效应,设计了浅层埋线探测系统中的微小电容检测电路,实现了准确探测埋线位置的目的。将交流电桥作为核心电路,实现了将动态微小电容量转换为放大直流电压量的功能;对电路进行仿真,得到了输入电容与输出电压两者之间的规律;在实验板上进行测试实验,并对实验数据进行了处理与分析。实验表明:设计的电路实际性能与理论仿真结论相一致,在频率为10 k Hz的正弦波作用下,该电路的电容检测灵敏度可达0. 1 V/p F,满足浅层埋线探测系统的灵敏度要求。 展开更多

关键词 浅层埋线探测 非平行板电容传感器 边缘效应 MULTISIM仿真

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基于球曲面极板的电容式触觉传感器研究

8

作者 高永慧 郭秋程 +3 位作者 孙帅 汤茜 姜文龙 郭小辉 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期954-960,共7页

为提升电子皮肤的触觉感知灵敏度,提出一种基于球曲面极板的电容式柔性触觉传感器.介绍了电容式柔性触觉传感器的结构特点与制备流程,并结合理论计算与ANSYS有限元仿真阐述其触觉感知机理,空间立体排布的球曲面感应极板和差分式结构特... 为提升电子皮肤的触觉感知灵敏度,提出一种基于球曲面极板的电容式柔性触觉传感器.介绍了电容式柔性触觉传感器的结构特点与制备流程,并结合理论计算与ANSYS有限元仿真阐述其触觉感知机理,空间立体排布的球曲面感应极板和差分式结构特点可协同提升电容式柔性触觉传感器感知灵敏度.基于高性能电容数字转换器AD7147-1和STM32微处理器搭建容性触觉信号采集与处理系统,完成了电容式触觉传感器特性测试及应用研究.实验结果表明,该传感器可实现法向力与切向力的高灵敏检测和稳定性,动态响应时间约为70 ms,进一步论证了其用作电子皮肤的可行性. 展开更多

关键词 电容式 电子皮肤 柔性 触觉传感器 球曲面极板

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用于电子皮肤的界面应力传感器的研究 被引量：5

9

作者 吕晓洲 卢文科 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期340-345,共6页

截肢表面和假肢接口之间的应力分布以及人体足底应力分布对医学研究有着极为重要的意义.为了测量截肢和足底界面应力,本文提出了用平板电容和PDMS超弹塑性材料制作用于电子皮肤的界面应力传感器的方法.对该传感器的测量范围、器件大小... 截肢表面和假肢接口之间的应力分布以及人体足底应力分布对医学研究有着极为重要的意义.为了测量截肢和足底界面应力,本文提出了用平板电容和PDMS超弹塑性材料制作用于电子皮肤的界面应力传感器的方法.对该传感器的测量范围、器件大小、材料选择、机械部分设计、电极耦合和器件制作等问题提出了解决方法.最后,制作出了能够测量0～220kPa正压力和0～70kPa剪切力的用于电子皮肤的界面应力传感器.从实验得到传感器在不同正压力和剪切力下输出电容的实验数据,利用实验数据给出了传感器对正压力和剪切力的响应函数和响应曲线. 展开更多

关键词 平板电容 界面应力传感器 电子皮肤

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球型极板电容位移传感器的设计与研究 被引量：5

10

作者 李晓辉 程东 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第5期111-114,共4页

设计了一种球型极板结构型式的电容式位移传感器。球型极板结构探头既能从原理上消除边缘效应带来的影响,又有效解决了传统平行板电容传感器的对中问题。以AD7747为核心的电容检测电路,集成度高,稳定性好,能够有效实现电容测量的数字化... 设计了一种球型极板结构型式的电容式位移传感器。球型极板结构探头既能从原理上消除边缘效应带来的影响,又有效解决了传统平行板电容传感器的对中问题。以AD7747为核心的电容检测电路,集成度高,稳定性好,能够有效实现电容测量的数字化。对所设计传感器进行静态标定实验,通过最小二乘法多项式拟合方法对电容值与位移间的非线性关系进行拟合处理。结果表明:有效直径为1.25 mm的球型极板电容位移传感器,在20 min、0.5~100μm测量范围内稳定性能够达到0.002 pF,最大重复性误差为0.219%,在10μm测量范围内,分辨力能够达到20 nm。 展开更多

关键词 球型极板 电容 探头 位移传感器 边缘效应 数字化

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非平行板电容传感器的微小电容检测电路设计 被引量：6

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作者 李晶 于殿泓 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第1期100-103,共4页

为了满足对室内浅层埋线探测的需求,利用电容传感器的边缘效应,设计了非平行板电容传感器的微小电容检测电路。使用multisim软件对交流电桥和差分运放电路进行仿真;实验验证电路功能,并采用MATLAB软件拟合实验数据。实验表明,在频率为10... 为了满足对室内浅层埋线探测的需求,利用电容传感器的边缘效应,设计了非平行板电容传感器的微小电容检测电路。使用multisim软件对交流电桥和差分运放电路进行仿真;实验验证电路功能,并采用MATLAB软件拟合实验数据。实验表明,在频率为10 kHz的正弦波作用下,该电路的电容检测灵敏度可达0.1 V/pF,满足浅层埋线探测系统的灵敏度要求。 展开更多

关键词 浅层埋线探测 电容边缘效应 非平行板电容传感器 微小电容 交流电桥 相敏检波

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用于地表相对介电常数测量的同面极板电容传感器优化设计

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作者 李胤演 行鸿彦 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1626-1634,共9页

在雷暴云定位中,地表相对介电常数测量传感器至关重要,但当前传感器设计高度依赖仿真,缺少理论支撑。基于同面极板电容传感器测量原理,利用保角变换和单元积分法,分别建立传感器的电容信号测量和电场分布模型,得到不同极板参数与信号测... 在雷暴云定位中,地表相对介电常数测量传感器至关重要,但当前传感器设计高度依赖仿真,缺少理论支撑。基于同面极板电容传感器测量原理,利用保角变换和单元积分法,分别建立传感器的电容信号测量和电场分布模型,得到不同极板参数与信号测量灵敏度和测量范围的关系,并进行实际验证。结合应用场景,进一步优化极板设计。最终,共设计了三组极板,每块极板长300 mm,宽100 mm,极板间距为1 mm,极板宽度与极板间距比值为100∶1。经实际测试,传感器在60 mm的测量范围内,测量相对误差小于10%。 展开更多

关键词 地表相对介电常数 同面极板电容传感器 PDE仿真 极板设计

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气固两相流相浓度传感器的三维优化设计 被引量：1

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作者 刘丽君 杨道业 +1 位作者 张研 孙正 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第11期10-14,共5页

针对带有对称保护电极的螺旋表面极板电容式传感器结构进行优化改进。采用三维有限元的方法重点分析了极板长度并综合考虑极板张角、管壁厚度、管道介电常数对传感器检测场内灵敏度分布和均匀性误差参数的影响。搭建不同极板长度的传感... 针对带有对称保护电极的螺旋表面极板电容式传感器结构进行优化改进。采用三维有限元的方法重点分析了极板长度并综合考虑极板张角、管壁厚度、管道介电常数对传感器检测场内灵敏度分布和均匀性误差参数的影响。搭建不同极板长度的传感器进行实验,实验结果显示传感器极板长度为6R1(R1为管道内半径)时,均匀性误差最小,仿真结果与实验结果基本一致。 展开更多

关键词 电容式传感器 灵敏场 三维 均匀性误差 极板长度

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免介电常数标定的电容式汽车油液传感器设计 被引量：3

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作者 程创 张俊 +3 位作者 黄鹤 颜俊飞 陈俊森 周智孙 《农业装备与车辆工程》 2018年第8期16-20,共5页

针对电容式汽车油液传感器的研究现状,介绍了一种免介电常数标定电容式油液传感器的设计方案。主要设计了一个含有两块相同三角形极板的电容器,利用特殊的结构设计和两块极板所测的电容值微分相除来抵消介电常数的数学方法,得到精确油... 针对电容式汽车油液传感器的研究现状,介绍了一种免介电常数标定电容式油液传感器的设计方案。主要设计了一个含有两块相同三角形极板的电容器,利用特殊的结构设计和两块极板所测的电容值微分相除来抵消介电常数的数学方法,得到精确油液高度,不再需要对油液的介电常数进行标定以消除其对电容测量的影响,并利用模型实验的方法验证其测量结果的连续性和准确性。随后在能连续测量油液高度的基础上,通过单片机及GSM模块控制实现油液品质异常报警及油量快速异常下降时的智能化监控报警,使之能够有效应对油液监控不稳定以及因油品不合格对车辆自身带来损伤等情况,并避免偷油漏油少加油等现象的发生,帮助实现油液的精确监控和实时反馈。 展开更多

关键词 电容式汽车油液传感器 三角形极板 免介电常数标定 油液高度测量 油液连续监控

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