任意结构形状的电容传感器原理和数学模型.pdfVIP

第30卷第4期 北京林业大学学报 V01．30．No．4 OF 2008年7月 JOURNALBEIJINGFORE：STRYUNIVERSn-Y Jul．，2008 任意结构形状的电容传感器原理和数学模型 刘少刚1 孟庆鑫1 罗跃生2 董晓璋2 田勇臣3 (1哈尔滨工程大学机电工程学院2哈尔滨工程大学理学院3北京林业大学工学院) 摘要：在木材工业中，木材含水率检测应用的单一平面电容传感器都是采用大量实验或近似数学模型实现检测的， 难以控制和分析误差。鉴于此，并根据木材的介电常数与其含水率存在着一一对应的关系，该文研究了用于测量 介电常数、具有任意几何结构形状的电容传感器。利用静电场及静电场中的导体和电介质的性质等相关理论，在 电极和被测物处于任意几何结构形状和任意空间相对位置的状态下，建立了测量介电常数的电容传感器的精确数 学模型。以经典物理学中已知结果的球形电容传感器为算例，得到了与传统电磁场理论中完全一样的结果，验证 了所建立数学模型的正确性。 关键词：电容传感器；数学模型；木材含水率；介电常数；静电场 中图分类号：TH701；TP212文献标识码：A 文章编号：1000-1522(2008)04—0017—05 UU Qing-xinl；LUO Shao—gan91；MENG Yue—shen92；DONGXiao—zhang：；TIAN andmathematicalmodelofthe sensorwitIlelectrodesof principles eapadfive arbitraryshape．Journal ref．] ofBeijingForestryUniversity(2008)30(4)17—21[Ch，7 l of andElectrical Mechanical College Engineering，HarbinEngineering 2 ofScience，Harbin College EngineeringUniversity，150001，P．R．China； 3SchoolofTechnology，BeijingForestryUniversity，100083，P．R．China． Inwood on dataor mathematical industry，basedmassyexperimental models，single approximately planar sensorshavebeenusedfor woodmoisture are contentand difficulttoetTor capacitance measuring consequently andcontr01．Inviewofasolutiontothese anda betweenfunction analysis problemscorrespondingrelationship of andmoisture valuedielectricconstant