介电常数法在墙体水管探测中的应用

文中利用水与建筑材料介电常数差异很大的特点,设计了一款电容传感器用于墙体水管探测.基于空间静态电场的拉普拉斯方程建立了电容传感器的探测模型,通过松弛迭代进行解算,得到了传感器输出电容随被测水管位置的变化规律.文中还基于脉宽调制法设计电容传感器的测量电路,并利用模糊PID控制单元调节电路激励电压,以保证测量电路快速进入工作状态.针对该传感单元,设计了墙体中水管的中心检测算法.测量结果表明,PID控制单元可以迅速、准确地完成测量电路激励电压调节,以使传感器适应不同的工作环境,系统能在120mm厚度墙体内完成水管探测,并在70mm厚度墙体内可以完成中心定位.     

电容传感器处理电路

为减少电容传感器处理电路带来的测量误差,提高仪器的测量精度和稳定性,利用对称平衡电路,选用“零”温漂系数的电容作为参考,用于补偿温度变化引起的电子元器件参数漂移带来的误差;采取“中和电流”的方式,消除本体电容、寄生电容对测量结果的影响,提高了传感器的测量分辨率,降低了处理电路对驱动电缆的要求．实验表明,用1．5m长的电容传感器测量油位,分辨率可达0．1mm,常温下长期稳定性小于0.3mm,与其他处理方式相比,精度从0．8％提高至0．18％．     

电容式位移传感器的信号处理电路设计

微电容式传感器技术作为微机电系统研究和制造领域一个重要的分支,近年来在微型化、多功能化、智能化得到迅猛发展。目前该领域的研究虽然有了较大发展,但距实际应用仍存在有待进一步研究和解决的问题。本文在对目前较为常用的几种测量电路结构进行分析的基础上,选取交流激励电容一电压转换电路作为微电容检测方式。通过仿真调试和实验,对交流激励电容测量电路的关键元件参数进行了优化。     

液相单片阵列式压电传感器测量系统研究

阵列化、集成化、智能化是近年来压电传感器的重要研究方向,因此本文设计并研制了一种用于液相检测的单片式阵列压电传感器测量系统,在单个压电晶片上制作五个电极单元,并以塑料封装的形式用于液相检测,五对电极由单片机控制选时导通,以消除测量时的共性干扰因素.采用锁相环电路和变压器支路补偿的硬件电路方式补偿晶体制作时不可避免的并联电容,以提高晶体的液相起振性能,使其工作在串联谐振频率.将所研制的测试系统用于沙门氏菌的生物检测中,有较好的测试效果.     

基于CAV444的电容式油位传感器的设计与优化

在传统电容传感器液位测量的基础上,采用了一种基于CAV444电容-电压转换芯片的液位测量方式,在此基础上提出并验证了一种新的误差补偿方案。综述了电容传感器的工作原理,设计了电容传感器的液位测量电路。误差补偿传感器将高度补偿值转换成相应电容信号再与油位电容信号一起输入到转换电路转换成电压信号输出。实验测试证明,该测量系统性能可靠稳定,最大非线性误差1.14%,测量线性度好;误差补偿后引用误差为1.17%,测量准确度高,应用前景广泛,能够满足大多数工业现场液位测量的需求。     

基于多周期同步测量法的微位移检测电路设计

在机械产品微位移高精度检测中,目前广泛采用的微位移检测电路是通过电感式位移传感器将被测位移量转换成输出电压幅度,该方法的测量精度受调理电路的限制.为进一步提高测量精度,提出一种多周期同步测量法,并设计了基于单片机控制的微位移检测电路.实际应用表明,该系统在电感式位移传感器检测量程为2mm时,系统检测精度可达0.01um.并且系统在提高计数频率时可以达到更高的测量精度.     

一种基于叉指电极的大肠杆菌生物传感器

提出了一种可用于水环境中检测大肠杆菌的生物传感器,该传感器是通过在叉指电极阵列上修饰生物分子制备得到.首先利用微制造技术通过蒸发镀膜、光刻、湿法腐蚀等工艺在基底上制备叉指微电极阵列,然后利用生物修饰技术在叉指电极阵列的微间隙中捕获大肠杆菌,进而在叉指电极表面产生银沉淀,使叉指电极导通.通过测量叉指电极的电导值,可实现对大肠杆菌的定量检测分析.这种叉指电极生物传感器不但可用于大肠杆菌的检测,还可应用于其它微生物的检测.     

工业用电容式两相流相浓度传感器

为解决工业管道内气固两相流体的离散相浓度的在线测量问题，研制了一种非接触式电容传感器。通过计算机辅助设计优化电容传感器测量探头的结构，配置高频抗杂散电容的信号检测转换电路，已制成原理样机。静态实验和初步动态实验表明，此传感器性能稳定，满足工业应用要求。     

电容传感器寄生电容干扰的产生原因及消除方法

分析了电容传感器寄生电容存在的主要原因,以及消除寄生电容干扰的几种方法：主要采用驱动电缆技术、运算放大器驱动技术、整体屏蔽技术、集成组合技术来减小寄生电容,以提高传感器的性能。     

静电传感器微弱信号检测电路的研究

为解决静电传感器用于稀相气固两相流参数测量时信号微弱难以检测的问题,深入研究了静电传感器的基本原理和信号特点,设计了一种实用的高精度微弱信号检测电路.结果表明,该电路具有很高的分辨率、极低的温漂、较强的抗杂散电容干扰和外电场干扰能力,能够满足气固两相流参数测量的要求.     

一种基于均值法的无磁芯电流互感器设计及误差研究

无磁芯传感器阵列在宽频率范围内具有测量功耗低和精度高等特点,被认为是新一代电子式电流传感器的最佳选择。由于其结构上不存在磁芯,且载流导体在空间中的磁场分布遵循毕奥-萨伐尔定律,因此载流导线与无磁芯传感器阵列之间的位置信息变化会影响测量精度。该文针对其空间位置变化产生的测量误差进行建模分析,探究了传感器数量与尺寸对测量精度的影响,最后根据研究结果设计了一款无磁芯传感器阵列,实验结果表明其具有较高的测量精度。     

电容式力平衡加速度计的设计

电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器。利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计。通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型,推导了闭环工作的系统函数。并对实际系统进行研制,最后给出了整个系统的测试结果。     

电容层析成像中微小电容检测的研究

本文对几种微小电容检测的方法进行了探讨，详细地阐述了交流电桥法微小电容检测的原理，提出并了一种交流型电容测量电路，其电路硷定性：信噪比、分辨率部比充／放电直流型转换电路的高。该电路能抑制杂散电容的干扰，能测量微小电容的变化。     

探空湿度传感器的信号调理电路设计

针对高空气象湿度测量对高精度和低噪声提出的需求,设计了一种基于电荷放大器原理用于探空湿度传感器的微弱电容检测电路。该电路由晶体振荡电路、电荷放大器电路、整流滤波、A?D转换、MCU等部分组成。实验结果表明：研制的检测电路具有较强的抗杂散电容性能,线性度良好,准确度优于0.04%,对于标称100 pF的待测电容,噪声引起的误差仅相当于待测电容的100 PPM（百万分之一）,约10 fF,能满足高空探测的要求。     

微机电混合陀螺仪的系统设计与仿真

研究了一种新型的微机电混合陀螺仪,它既具有实现传统动力调谐陀螺仪较高精度的潜力,又具有硅微陀螺仪体积小、价格低等优点.研究了该陀螺接口电路,推导了该接口信号灵敏度公式,分析表明增加检测电容Ct和Cb或者减小寄生电容Cp都可以提高信号灵敏度.同时,还推导了力矩器的力矩传递系数和信号器的电容信号传递系数公式,分析表明减小电容间距d和内环半径R1 或者增加外环半径R2都可以提高电容信号器灵敏度.提出一种利用力矩器负刚度效应对微机电混合陀螺进行调谐的方法,并研究了全解耦闭环反馈控制电路.开环仿真表明,残余刚度将导致转子自转轴进动,而调谐后转子自转轴能保持原方位稳定.闭环仿真表明,研究的全解耦闭环反馈控制电路是可行的.     

关于放入式电容测压器电容值的研究与分析

电容式测压器电容值受多种因素的影响。本设计为放入式电容测压器,壳体作为传感器敏感面,与内筒共同组成电容的两极。本文从测压器壳体的同轴性,温度效应,边缘效应,寄生电容等各种因素着手分析,同时因各种因素对电容量产生的不利影响加以弥补和改善以降低电容值变化对传感器产生的误差。     

一种电容传感器检测定位扬声器接线端子的方法

基于平面电容传感器原理,提出一种应用于扬声器接线端子定位检测系统的新型电容传感器,可以有效检测定位扬声器接线端子。介绍了这种电容传感器的设计,描述了电容传感器用于检测扬声器接线端子的基本方法;并给出了相应的电路模型。根据扬声器接线端子的外形特点来确定电容传感器的最优设计。实验结果表明:电容传感器对扬声器接线端子区域较敏感,电容-频率变换振荡器输出频率为51 k Hz左右的波形,相对频率差约5 k Hz。通过检测振荡器的频率变化,运用自学习均值滤波频率采集算法可实现扬声器接线端子的非接触检测定位。     

一种用于SKA的SiGe宽带低噪声放大器

文章设计了一款用于平方公里阵列(Square Kilometer Array,SKA)接收前端的异质结双极型晶体管(heterojunction bipolar transistor,HBT)低噪声放大器。放大器的第1级在反馈电感的基础上采用电容负载,利用晶体管寄生电容拓展带宽;第2级利用发射极跟随放大器实现宽带内稳定的输出阻抗。采用HHNEC 180 nm SiGe工艺对电路进行仿真,版图仿真结果表明,在0.5～1.5 GHz内,噪声系数低于1.16 dB,最小噪声系数为0.76 dB,S_(21)大于15 dB。整个电路尺寸为1.1 mm×0.98 mm(含焊盘),在3.3 V供电电压下,功耗为34 mW。     

基于传感器阵列的油品分层系统的研究与设计

针对目前油品含水率测量存在的油污的问题,设计了6电极电容传感器阵列,以此来解决单个或少量传感器探头易被油污污染,严重影响决策判断的问题.针对电路中漏电流问题进行了电路的改进,采用D触发器来控制两个互补时序的开关,比单纯用非门的方法能减少大概几十纳秒的电荷泄漏时间,能较好的改善漏电流的问题.设计了基于PC机WINDOWS操作系统的实验数据采集与分析系统,试验证明所设计的传感器阵列与数据采集系统能够达到预期的简单液体层次分离的效果.     

电容式焊条药皮湿度测定仪的研制

研制成功的电容式焊条药皮湿度测定仪，由电容式湿度传感器、测量运算电路、Ａ／Ｄ转换和ＬＣＤ显示电路组成，可对焊条药皮湿度进行快速、无损检测，并可现场操作．采用脉宽调制和开关电容滤波电路可保证对传感器电容量的精确测量，设计弹性对开管式传感器极大限度地消除了金属管与焊条药皮之间的空气间隙，提高了传感器灵敏度．