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
2.2 角度计算方法
给出了转动极板为金属材质且为电气悬空设计、测量范围0～180°的基于比例式电容测角原理的角位移传感器的计算公式，即：
表2 象限判据、偏角与输出角度计算公式
3 传感器系统构成
传感器系统原理框图如图2所示，由敏感元件、测量电路、智能部件与接口部件构成，敏感元件的结构所示如图1，测量部件由选择单元、激励源和电荷检测单元组成;智能部件由I/O单元、A/D单元、滤波单元、角度计算单元等组成;接口部件由电流输出单元、RS232通讯单元等组成。
图2 角位移系统原理框图
敏感元件检测反映角度位置的电容值，是传感器的初始转换单元，测量单元采用了先进的抗杂散微小电容检测电路，将电容值转换为电信号，智能部件的主要功能是通过比例式算法计算出角位移量，最后由接口部件输出角度计算结果。
4.1 测试系统
实验在高低温试验箱中进行，试验箱的温度范围是-40～+100℃，温度波动度小于士0.5℃，温度均匀性小于士2℃，试验箱工作室内有鼓风装置，可以保证箱内的空气由风机鼓动在箱体内循环，使箱内温度均匀，图3为实验系统的示意图，三台传感器样机置于试验箱内，根据通讯协议与上位微型计算机进行串行通讯，上位机控制实验进程、负责数据采样、相关信息储存与数据处理。
图3 实验系统结构图
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