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

试验箱的温度通过设置试验箱的温度终值来调节，在本研究中，为模拟环境温度骤变的恶劣工况，试验箱温度从-15℃上升到+65℃约需13min，平均升温速度为6℃/min，温场温度与时间关系的函数(T=g(t))曲线如图4所示。

图4 试验箱温度变化曲线

4.2 测试方法

测试针对三台传感器样机同时进行，共分三组，即多点单次测试实验、单点多次测试实验、宽温测试实验。

第一组，传感器多点角度单次测试实验，实验温度变化范围是-15～+65℃，试验箱升温过程约需13 min，平均升温速度为6℃/mim为保证传感器样机输出值稳定，本实验维持起始点与终止点的温度稳定时间较长，故每次累计时间约1.5～2 h，样机的角度测试点选取为20°、50°、80°、110°、140°和170°。具体实验步骤如下：①将传感器样机置于温度实验箱中，上电;在常温下调整传感器样机的测试角度值(误差±1。)，②启动试验箱，将试验箱温度设定为-15℃，监测传感器样机输出角度值的变化，当试验箱内温度与传感器的角度输出值均稳定后(此过程约需30分钟)，再将试验箱温度变化终止值设定为+65℃，并启动传感器角度数据采集软件，自动采集(采集时间间隔5 s)升温过程中的角度传感器输出数据，同时进行在线分析，③当试验箱内温度上升至+65℃后，继续观察采样数据，直至传感器输出值稳定，然后停止采样(此过程时间约30min)，关闭试验箱，利用软件计算传感器样机的标准不确定度和温漂指标，④重复上述(1)～(3)的步骤，完成多点角度测试的温度实验(20°、50°、80°、110°、140°、170°)。

第二组，单点多次测试实验，即重复性实验，三台传感器样机分别选择一个角度点进行多次温度特性实验，以考察传感器在这一角度点的实验结果是否具有偶然性，实验共进行三次。

第三组，宽温测试实验，即实验将第一组实验的温度变化范围扩大到-30～+80℃，选取110°角度点进行测试，目的在于进一步考核传感器温度的适用范围。

4.3 考核方法

重点考核当环境温度剧烈变化时，传感器输出漂移特性，若忽略其它干扰因素，可将输出角度①视为环境温度T与时间t的函数，即Φ=f(T，t)，而温场变化的特征曲线如图4所示，对于函数ψ=f(T，t)的变化趋势，§4，4给出了定性的分析。

此外，测试实验着重针对角位移传感器输出角度的标准不确定度与温度漂移进行，其中温度漂移指标分为“峰峰值温漂”和“稳态值温漂”，计算公式分别如下：

“标准不确定度”为