电气类外文翻译—电容式传感器操作.doc

电容式传感器操作第一部分：基础这篇文章的第一部分回顾了电容式传感器的概念和理论来帮助我们优化电容式传感器的性能。第二部分讨论了怎样使这些概念去工作。 非接触式电容传感器测量的电特性变化称为电容。电容描述了有一定距离的两个导电物体怎样产生一个电压差。电压施加到导体上并产生电场，造成正负电荷聚集到每个导体上。如果电压的极性是相反的，那么电荷也是相反的。电容式传感器使用交流电压就会引起电子不断反转他们的位置。传感器就能检测出电子移动所产生的交流电流。电流的流量是由电容决定的，而电容是有导体的表面积和导体之间的距离决定的。表面积更大，距离更近的导体比小面积远距离导体能够引起更大的电流。导体之间介质的材料也影响电容。从技术上讲，电容是与导体的表面积和在导体之间介质的介电常数成正比的，与导体之间的距离成反比。公式如下：在典型的电容式传感应用，探针或传感器是导体中的一个，另一个则是测量对象。（利用电容式传感器来感应塑料和其他绝缘体将在本文的第二部分讨论。）传感器和被测对象的大小假定不变，这是由他们之间的材料确定。因此，电容的任何改变都是探针和目标之间的距离变化产生的。被校准的电子产生特定的电压变化电容也产生相应变化。这些电压变化是与距离变化成比例的。在给定距离上产生的电压变化叫做灵敏度。一个常见的灵敏度设置时1.0 V/100 m。这就意味着每改变100m的距离，输出就会变化1V。有了这个校准，一个2V的输出变化就意味着目标距离探测器发生了200m的变化。 关于电场 当电压应用于导体，电场从每个表面产生。在电容传感器中，感应电压应用到探头的感应区为了准确测量，感应区的电场需包含在探针与目标的空间内。如果电场可以传播到其他项目，或者目标的其他地区-在其他项目上这个位置的改变作为衡量在目标的这个位置上测量的变化。一种名为“守卫”的技术是用来防止这种情况发生。要创建一个守卫，感应区背部和四周都是被另一个导体包围，以使这个感应区本身为同一电压。当电压施加到感应区，一个单独的电路应用于完全相同的电压给守卫。因为在感应区和守卫之间没有电压差，所以在他们之间就没有电场。在探针周围或后面的导体能与守卫形成电场，而不是和感应区。只有无守卫的感应区允许和目标形成电场。定义灵敏度表示在目标和探头之间的差距变化时，输出电压的变化。一个常用灵敏度单位是1 V/0.1 mm。这意味着距离每改变0.1mm，输出电压改变1V。以距离为行坐标输出电压为纵坐标描点，这条线的斜率就是灵敏度。在校准时，就设置系统的灵敏度。当灵敏度偏离理想值，这是所谓的灵敏度误差，增益误差，缩放错误。由于灵敏度是一个直线的斜率，灵敏度错误通常是表现为一个百分比的斜坡，一对理想与实际斜率的比较。偏移误差发生时，常值被添加到系统的输出电压。在设置期间电容测量系统通常是“零”，从原来的校准中解决了偏移误差。但是在系统清零后，偏移误差应当改变，误差将被引入到测量。温度的变化是偏移误差的主要因素。灵敏度能够在数据的任何两点之间变化。这一变化的累积效应被称为线性误差。线性度规范是测量输出结果偏离直线多远。 为了计算线性误差，标定数据与最适合这些点的直线相比。这参考线是采用最小二乘拟合数据计算出的。校准线上的误差点中离基准线最远的点是线性误差。线性误差通常在百分之方面表示满量程（/ FS）的。如果在最低点误差为0.001毫米，全面的校准范围为 1毫米，线性误差为0.1。 请注意，线性误差不算到灵敏度误差中。这仅仅是该行的直线度测量，而不是直线的斜率。一个有着严重灵敏度错误的系统仍然可以非常好的线性的。 误差带是线性和灵敏度误差的组合。这是在校准测量范围内最坏的情况下测量的绝对误差。该误差带的计算方法是比较在输出电压和他们的预期值的具体差距。从这个比较最坏情况的错误被列为该系统的误差带。在图7中，最坏的情况下误差为0.50毫米的差距和误差带（粗体）是-0.010。间隔 (mm)预期值(VDC)实际指标 (VDC)误差 (mm)0.5010.0009.8000.0100.755.0004.9000.0051.000.0000.0000.0001.255.0005.0000.0001.5010.00010.1000.005图7：误差值带宽的定义是，当输出频率下降至-3分贝的频率，这也是所谓的截止频率。一个在信号水平-3分贝下降，是近30的跌幅。与15 kHz的带宽，为1V的低频率的变化，只会在15千赫0.7V的变化。宽的带宽传感器可以感知高频移动，并提供快速响应，在使用反馈的伺服控制系统中以最大限度地输出相位裕度；但是，低带宽的传感器会减少输出噪声，这意味着更高的分辨率。有些传感器提供可选择的带宽，以最大限度地提高或分辨率或响应时间。 分辨率是定义为一个系统可以做到最小的可靠的测量。一个测量系统的分辨率必须大于最终精确度的测量要求。如果您需要知道在0.02微米内的尺寸，则该测量系统的分辨率必须比0.02微米好。 分辨率的主要决定因素是电气噪声。电噪声出现在输出电压引起很小的输出误差。即使当探针/目标距离是完全不变，驱动器的输出电压具有小但可测量的噪音，似乎就表明，这一距离在改变。这种噪声是电子元器件固有的，可以最小化，但从来没有消除。 如果一个驱动程序有一个为10V/1毫米的灵敏度为0.002 V的输出噪声，那么它的输出噪声0.000,2毫米（0.2微米）。这意味着，在经过一段时间后的任何瞬间，输出能有0.2微米的误差。对噪声的输出量对带宽有直接关系。一般来说，噪声的频率分布广泛。如果更高频率的输出前过滤，其结果是减少噪音和高分辨率（图8,9）。在检查分辨率时，关键是知道规格适用在什么带宽。电容式传感器操作第二部分：系统优化这部分分为这篇文章的第二部分着重就如何优化您的电容式传感器的性能，并了解靶材料，形状和大小如何影响传感器的响应。 目标大小的影响当选择一个探测器进行特定的应用时，目标的大小是一个主要的考虑因素。当守卫关注感应电场时，它创建一个轻微的锥形场这是一个敏感领域的投影。最低目标的直径通常是感应区直径130。探头离目标越远，最小目标的大小越大。 测量范围 该范围是在其中一个探测器是一种有用的感应区大小的函数。面积越大，范围越大。由于电子产品的驱动程序在探头中被设计成有固定的电容，探头越小越应当靠近目标；来获得设计的电容量。一般来说，在其中一个有用的探测器中最大的距离大约是感应区域面积直径的40%。典型的校准通常保持对一个值大大低于这一标准的间距。虽然电子产品在校准时可调节的，但是有一个对调整范围的限制。 多通道遥感通常情况下，目标是同时被多个探头测量。由于系统测量不断变化的电场，每个探头激励电压必须同步或探针会互相干扰。如果他们不同步，一个探头将努力增加电场，另一个则试图减少它，其结果将是一个错误的读数。电子驱动器可以被配置为主或副，主系统为副系统设置了多通道同步系统。 目标材料的影响该感应电场正在寻求一个导电表面。只要目标是一个导体，电容传感器不会受到目标材料影响，他们会衡量所有导线，如黄铜，钢，铝，或咸水作为相同。由于感应电场在导体表面停止，目标厚度不影响测量。 测量非导体 电容式传感器是最经常被用来衡量在导电目标位置的变化。但电容式传感器可以有效测量存在，密度，厚度以及非导体的位置。非导电材料，如塑料比空气有不同的电介质常数。介电常数决定两个导体之间不导电材料如何影响电容。当一个非导体插入探头和一个固定的参考指标之间，感应场穿过材料到接地目标。该非导电材料的出现改变介电常数，因此改变电容。电容会鉴于材料的密度或厚度而改变。 目 录第一章 项目的意义和必要性11.1 项目名称及承办单位11.2 项目编制的依据11.3 肺宁系列产品的国内外现状21.4产业关联度分析31.5项目的市场分析4第二章 项目前期的技术基础82.1成果来源及知识产权情况，已完成的研发工作82.3产品临床试验的安全性和有效性8第三章 建设方案233.1建设规模233.2 建设内容233.3产品工艺技术233.5产品质量标准293.6 土建工程373.7 主要技术经济指标39第四章 建设内容、地点414.1 建设内容及建设规模414.2 建设地点414.3外部配套情况44第五章 环境保护、消防、节能465.1 环境保护465.2消防495.3节能50第六章 原材料供应及外部配套条件落实情况526.1主要原辅材料、燃料、动力消耗指标526.2 公用工程54第七章 建设工期和进度安排567.1建设工期和进度安排567.2建设期管理56第八章 项目承担单位或项目法人所有制性质及概况578.1 项目承担单位概况578.2 企业财务经济状况588.3 项目负责人基本情况59第九章 投资估算与资金筹措629.1 项目计算期629.2 投资估算的编制依据及参数629.3 投资估算629.4 资金筹措649.5 贷款偿还64第十章 财务评价6510.1财务评价依据6510.2销售收入和销售税金及附加估算6510.3利润总额及分配6610.4盈利能力分析6610.5不确定分析6610.6财务评价结论68第十一章 项目风险分析，效益分析6911.1 风险分析6911.2 效益分析70