平行梁式电容传感器极板耦合角位移计算和分析.pdf

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1、第26卷第4期传感技术学报Vo1．26No．4CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr．20132013年4月CalculationandAnalysisofCapacitiveSensorPlateCouplingAngularDisplacementofParallelBeamL／Jutao，GUOWei，WANGJian(KeyLaboratoryofMechanismT~oryandEquipmentofMinistryofEducation，0nUniversity，0300072，China)Abstract

2、：Inordertosolvenonlinearproblemsoftheoutputcapacitorvalueandtheinputloadforwhichplatecouplingangulardisplacementcausesinparallelbeamcapacitivesensor，calculatingandanalyzingismadeinthispapertothestaticallyindeterminatestructureofparallelbeamelastomerintermsoftheforcemethod，andgetst

3、hemainstructuralparameterscorrelatingtotheanglebetweentheupperandlowerplate．Thecouplinganglehasbeencalculatedbyinternalforces，andtheconclusionshavebeenconfirmedinthefiniteelementsimulation．Thisconclusioncanprovidethetheoreticalapproachforoptimizingcouplingangulardisplacementbymean

4、sofdesigningthestructureparametersoftheparallelbeam，meanwhilebasedonNon—parallelplatecapacitorformula，amoreaccurateanalyticalmodelofloadandcapacitancehasbeenconstructed，whichcanprovidethebasisforfittingofthesensorinput—outputcharacteristiccurve．Keywords：parallelbeam；capacitivesens

5、or；angulardisplacement；nonlinearityEEACC：7320Edoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2013．04．011平行梁式电容传感器极板耦合角位移计算和分析术李巨韬，郭伟，王建(天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津300072)摘要：为了解决平行梁式电容称重传感器极板耦合角位移带来的输出电容值与输入载荷之间的非线性问题，运用力法对平行梁式弹性体超静定结构进行了计算分析，得出了与上下极板夹角关联的主要结构参数，通过内力对极板角度进行了解析，并在有限元软件中验证了计算的正确性。此结果为平行梁

6、通过结构参数设计优化耦合角位移提供了理论方法，并根据非平行板电容计算公式，构建了更加精确的载荷与电容的数学模型，为传感器输出输入特性曲线的拟合提供了依据。关键词：平行梁；电容传感器；角位移；非线性中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)04—0492—06平行梁弹性体根据装配可以分为3类：悬臂梁器电容极板位移是基于平行梁弹性体的结构变形而型、带辅助梁型和s型。平行梁式变电容传感器产生的，对平行梁结构耦合位移的分析计算就可以由于灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构得到极板的位移变化。蒋作民分析了平行梁弹简单和适应性强

7、等优点而被广泛应用在各种测力系性体在悬臂装配下导向位移和水平耦合位移的关统中，特别是高精密天平领域。对于变极距电容测系，并给出了经验公式；金世增分析了s型平行力传感器，载荷引起极板相对位移变化，极板相对位梁弹性体在导向力和纵向偏载情况下对电阻应变计移引起电容的变化，通过对电容的测量并拟合载荷式传感器的输出产生的影响，即载荷作用下横梁的与电容的关系得到载荷的测量值，由于极板相对运应力状态变化。另外很多学者对平行梁式弹性体的动的非线性导致电容变化的非线性，使得电容并不抗偏载性能进行了深入的研究。。。由于传感器工是严格按照C=eA／d变化J。因此分析载荷与极作原

8、理不同，对平行梁弹性体的研究侧重点不同，大板的位移关系，得到更加精