比例測量原理的電容角位移傳感器的研究及其應用.pdf

1、電容角位移傳感器是一種將機械角度的變化轉換為電容量變化并給出相應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、結構簡單、適應惡劣環(huán)境等優(yōu)點，這使得它成為最具有發(fā)展前途的傳感器之一。但也存在一些缺點，如由于電場邊緣效應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雜等，影響到它的應用的可靠性；尤其是電容傳感器對溫度敏感，當環(huán)境溫度變化時，引起電容介質、面積、距離等特

2、性變化，從而導致測量不準，這些都影響了電容角位移傳感的使用。為了更好的設計電容角位移傳感器，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構，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上實時性得到提高。 此外，本課題將MSP430單片機應用于角

3、位移傳感器中，由于430單片機具有集成度高，內置硬件乘法器和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準值相差1度以內；溫度從-10℃到+55℃變化時，角度偏移最大誤差為0.136％/10℃，優(yōu)于國外同類型傳感器±0.3％/10k的水平。 為了使角位移傳感器的使用更加方便，課題將串行輸出，