轉動極板懸空設計的數(shù)字電容角位移傳感器及其溫度特性測試

2.2 角度計算方法

給出了轉動極板為金屬材質且為電氣懸空設計、測量范圍0～180°的基于比例式電容測角原理的角位移傳感器的計算公式，即：

表2 象限判據(jù)、偏角與輸出角度計算公式

3 傳感器系統(tǒng)構成

傳感器系統(tǒng)原理框圖如圖2所示，由敏感元件、測量電路、智能部件與接口部件構成，敏感元件的結構所示如圖1，測量部件由選擇單元、激勵源和電荷檢測單元組成;智能部件由I/O單元、A/D單元、濾波單元、角度計算單元等組成;接口部件由電流輸出單元、RS232通訊單元等組成。

圖2 角位移系統(tǒng)原理框圖

敏感元件檢測反映角度位置的電容值，是傳感器的初始轉換單元，測量單元采用了先進的抗雜散微小電容檢測電路，將電容值轉換為電信號，智能部件的主要功能是通過比例式算法計算出角位移量，最后由接口部件輸出角度計算結果。

4 樣機溫度特性測試

4.1 測試系統(tǒng)

實驗在高低溫試驗箱中進行，試驗箱的溫度范圍是-40～+100℃，溫度波動度小于士0.5℃，溫度均勻性小于士2℃，試驗箱工作室內有鼓風裝置，可以保證箱內的空氣由風機鼓動在箱體內循環(huán)，使箱內溫度均勻，圖3為實驗系統(tǒng)的示意圖，三臺傳感器樣機置于試驗箱內，根據(jù)通訊協(xié)議與上位微型計算機進行串行通訊，上位機控制實驗進程、負責數(shù)據(jù)采樣、相關信息儲存與數(shù)據(jù)處理。

圖3 實驗系統(tǒng)結構圖