内外环电容传感器灵敏度仿真.pdfVIP

第4l卷 第 11期 天 津 大 学 学 报 V01．41 N0．11 2008年 11月 JournalofTianjinUniversity NOV．2008 内外环 电容传感器灵敏度仿真 叶佳敏 ，张 涛 ，周力普 1．天津大学电气与 自动化工程学院，天津市过程检测与控制重点实验室，天津 300072 2．北京大学软件与微电子学院，北京 102600) 摘 要 ：为设计应用于两相流相关流速测量的电容传感器，得到传感器的几何参数对其灵敏度特性的影响，利用数值 方法对内外环电容传感器的灵敏度特性进行分析．fi,0用有限元分析软件建立传感器电场的仿真模型并进行了基本仿 真，采用正交实验设计方法安排仿真实验．分析结果表明，屏蔽罩长度和 内管壁厚度是影响传感器相对灵敏度的主要 因素，而屏蔽罩与外极板间距对检测场均匀性误差影响比较大．优选出一组传感器的结构参数，内管壁厚度 3mm，外 管壁厚度 2mill，屏蔽罩与外极板间距 3mm，对管壁相对介电常数的要求则是越接近于 1越好．利用优选的结构参数 进行仿真，可以得到比较好的传感器灵敏度特性，为内外环电容传感器的设计提供 了理论依据． 关键词：内外环电容传感器；传感器设计；灵敏度分析；数值仿真 中图分类号：TP212 文献标志码：A 文章编号：0493—2137(2008)11—1309—05 SimulationontheSensitivityofInnerandOuterRing CapacitanceSensor YEJia—min ，ZHANG Tao ，ZHOULi．pu 1．TianjinKeyLaboratoryofProcessMeasurementandControl，SchoolofElectricalEngineeringandAutomation， TianjinUniversity，Tianjin300072，China； 2．SchoolofSoftwareandMicroelectronics，PekingUniversity,Beijing102600，China) Abstract：Todesignthecapacitancesensorusedinmeasuringthecorrelationvelocityintwo—phaseflow andobtainthe influenceoftheparametersofacapacitancesensoronsensitivity，thesensitivitycharacteristicsoftheinnerandouterring capacitancesensorwereanalyzedusingnumericalsimulation．Theinfiniteelementmodeloftheelectricalfieldinthecapaci— tancesensorwascreatedusingthefiniteelementanalysissoftware．Thesimulationexperimentwasplanedusingonhogonal experimentaldesign．Theresultshowsthatthelengthoftheshieldscreenandthethicknessoftheinnerwallarethemajor factorswhichinfluencetherelativesensitiviyt．Thespacingbetweentheshieldscreenandtheouterelectrodeh