数字电容角位移传感器：转动极板悬空设计与温度特性分析

"转动极板悬空设计的数字电容角位移传感器及其温度特性测试" 电容式角位移传感器是一种关键的测量设备，用于精确地确定固定部件（定子）与可移动部件（转子）之间的相对旋转角度。由于其简洁的结构、高测量精度和灵敏度，尤其适合于动态测量场景，它在众多领域，如工业自动化、汽车行业、航空航天和军事应用中都有广泛应用。电容角位移传感器通常包含一组或多个扇形固定极板与转动极板，设计时必须确保传感器的精度和灵敏度，同时考虑到环境温度变化可能引起的介电常数变化、极板形状的微小变异，这些因素都可能影响传感器的性能。 为了克服这类传感器的局限性，科研人员已经进行了大量的研究，其中一种有效的方法是采用差动结构设计。瑞士Camille Baurer公司的角度位置变送器就是一个典型的实例，其具有0.5%的高精度，并能在-20℃至+60℃的温度范围内工作，温漂仅为±0.2％/10℃，这展示了差动结构对于减小温度影响的优势。 1996年，Brasseur等人提出的比例测量原理进一步提升了电容角位移传感器的性能，该原理结合了比例特性和差动特性，可以减少放大器增益误差和系统误差的影响，甚至部分消除机械安装误差。特别是对于温度变化，比例测量原理能有效地抑制温度漂移，增强了传感器在各种环境条件下的稳定性。 本研究中，设计了一种独特的数字电容角位移传感器，其转动极板采用金属材料并实现电气悬空，测量范围覆盖180°。这种设计旨在增强传感器对抗快速温度变化的能力，并通过实际的温度特性测试来验证其在应对温度骤变时的表现。敏感元件的结构设计是关键，电气悬空的转动极板设计能降低外界干扰，提高测量的稳定性和准确性。 通过这样的设计和实验验证，研究者期望能够在实际应用中，特别是在温度波动剧烈的环境中，实现更可靠的角位移测量，从而提升系统的整体性能和可靠性。这样的传感器不仅在技术上有所创新，而且在解决实际工程问题中具有重要的实用价值。