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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

作者:时间:2012-10-17来源:网络收藏

4.4 实验结果

(1)多点角度的数据分析

表3为第一组实验,即三台样机进行多点角度实验的分析结果,可见三台样机的最大峰峰值温漂分别为0.085%/10℃、0.08%/10℃、0.061%/10℃;最大稳态值温漂分别为0.070%/10℃、0.029%/10℃、0.061%/10℃;标准不确定度分别为0.08%、0.09%、0.09%。

表3 样机多点角度分析

(2)传感器单点重复性实验数据分析

表4为第二组实验,即三台传感器样机进行重复性实验的分析结果,1#、2#、3#传感器测试的角度点分别为110°、140°、80°,该组实验中3台传感器的最大峰峰值温漂分别为0.052%/10℃、0.076%/10℃、0.063%/10℃;最大稳态值温漂分别为0.031%/10℃、0.046%/10℃、0.058%/10℃,标准不确定度分别为0.07%、0.06%、0.08%。

(3)传感器宽温实验数据分析

表5是三台传感器样机进行更宽实验的分析结果,测试角度均为110。,实验进行了三次,该组实验中传感器的最大峰峰值温漂分别为0.124%/10℃、0.157%/10℃、0.18%/10℃,最大稳态值温漂分别为0.087%/10℃、0.126%/10℃、0.093%/10℃,其标准不确定度最大值分别为0.06%、0.08%、0.1%。

表4 传感器样机单点重复性实验的分析

(4)传感器温度曲线

以1#传感器样机为例,样机输出随温度变化的动态特性曲线如图5所示,实验箱温度从-15℃到+65℃的上升过程约800秒,平均升温速度为6℃/min,该样机的角度输出值从最初的110.09°逐渐上升,角度变化速度先慢(前300 s)后快,并在温度到达+65℃时达到最大值110.45°(对应图中约800 s处);此后,实验箱温度保持在+65℃不变时,样机输出值又逐渐下降,再经大约800秒后稳定于110.25°,由图可知,角度输出的最小值在高温或低温的稳定点获得,传感器的峰峰温漂值为0.027%/10℃,稳态温漂值为0.009%/10℃,角度值的标准不确定度为0.07%。

图5 传感器温度实验动态特性曲线

同理,在-30~+80℃的宽温场实验中,传感器的角度输出值亦呈现出相似的规律。

5 结论

在比例式测量原理的基础上,了一种转动极板为金属材质且为电气传感器,测量范围180°;针对快速变化的温场,进行了传感器温度特性测试,三台样机实验的测试结果表明,当环境温度从-15℃升至+65℃,以约6℃/min的速度变化过程中,三台传感器样机的最大峰峰温漂值为0.085%/10℃,最大稳态温漂值为0.070%/10℃;标准不确定度小于0.1%,重复性实验与-30~+80℃的宽温实验结果同样表明:基于该原理的传感器具有较强的抑制温漂能力,其指标优于国际先进水平(环境温度范围-20~+60℃,温漂值0.2%/10℃)。

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