平面电容传感器设计及在材料探伤中的应用研究.pdf

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1、第27卷第7期传感技术学报V01．27No．72014年7月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJuly2014ResearchonPlanarCapacitiveSensorDesignandApplicationinMaterialInjuriesDetectionWANGBeibei，HUANGYunzhi，LIUYonghong(HefeiUniversityofTechnology，Hi230009，China)Abstract：Non—destuctivetestingfortheinternalinjuriesofmaterialsi

2、scarriedonbyusingcapacitivesensorbecausetheinjurieshavedifferentdielectricproperties．Basedonthecoplanarelectrodes，sensitivefielddistributionoftheplanarcapacitivesensorisnon-uniform．Electrodestructureisthekeypointaffectingthesensorsensitivefielddistribution．Itisofgreatimportancetostudyitssensit

3、ivefielddistributionSOastoimprovemeasuringaccuracy．Thepaperstudieddifferentelectrodestructureofplanarcapacitivesensorsbasedonthefiniteelement．Thesimulationsshowsensitivefielddistributionoftherectangularelectrodeinterdigitalsensorhasgooduniformity．Structureparametersoftheplanarsensorswithinterd

4、igitalrectangularelectrodeandcircularelctrodeareoptimized．ThesensorsarefabricatedonPCBformaterialinjuriesdetection．Theexperimentsverifytheeffectivityofinternalinjuriesdetectionofmaterialsbyusingplanarcapacitivesensorandshowthatthemeasurementresultofrectangularelectrodeinterdigitalsensorisbette

5、rthanthecircularsensor．Keywords：planarcapacitivesensors；electrodestructure；sensitivefielddistribution；materialinjuriesdetectionEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2014．07．025平面电容传感器设计及在材料探伤中的应用研究术汪蓓蓓，黄云志，刘永洪(合肥工业大学电气与自动化工程学院，合肥230009)摘要：材料内部不同损伤具有不同的介电特性，利用平面电容传感器可以实现无损检测。平面电容传感器电极位于同一平面，敏感

6、场非均匀分布，电极结构是影响传感器敏感场分布的主要因素。研究敏感场分布特性有助于提高传感器测量精度。本文基于有限元研究了不同电极结构的平面电容传感器，仿真结果表明，矩形叉指电极敏感场分布均匀性好。分别优化矩形叉指电极和圆形电极结构参数，并基于PCB工艺研制传感器用于材料损伤检测。实验验证了平面电容传感器用于材料探伤的有效性，且矩形又指电极传感器测量效果优于圆形电极。关键词：平面电容传感器；电极结构；敏感场分布；材料探伤中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004-1699(2014)07-0997-05平面电容传感器的电极位于同一平面，电场单究梳状电极的结构对灵敏度和电场

7、分布的影响¨，边穿透、信号强度可调，且测量时对样本无任何损实验表明减少传感器驱动电极数目可以改善传感器伤，与x射线、超声等无损探测技术相比，其成本的电场分布，提高传感器的灵敏度。RashedH低、效率高，具有广阔的应用前景。但同面电极产生Bhuiyan等研究了用于混凝土含水量检测的圆电极的敏感场分布非均匀，且电极结构对敏感场均匀性和矩形电极叉指型平面电容传感器，圆电极叉指影响很大，在敏感场强度较弱的区域，传感器探测能传感器能够提高传感器的信号强度和灵敏度。力差，影响测