几何参数设计对相邻电容传感器性能的影响-论文.pdf

《几何参数设计对相邻电容传感器性能的影响-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第４９卷第２期西南交通大学学报Ｖｏｌ．４９Ｎｏ．２２０１４年４月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＷＥＳＴＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＡｐｒ．２０１４文章编号：０２５８２７２４（２０１４）０２０３３００７ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５８２７２４．２０１４．０２．０２２几何参数设计对相邻电容传感器性能的影响李１２楠，韩颖（１．北京工业大学机电学院，北京１００１２４；２．中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西西安７１００７１）摘要：针对相邻电容传感器存在的测量信号微弱的问题，研究了相邻电容传感器的

2、几何参数设计对传感器性能的具体影响，并通过几何参数的优化大幅度提高传感器测量性能．提出包括穿透深度、信号强度与噪声抑制、测量灵敏度与动态测量范围的相邻电容传感器性能综合评价细则．针对环形相邻电容传感器进行了极板几何面积变化对传感器性能影响的研究分析；设计了矩形、环形、交叉指形和螺旋盘形４种结构的相邻电容传感器，在等参数同测量环境下，对各相邻电容传感器分别进行电场仿真和边缘电容测量值比较，确定传感器几何形状对传感器性能的具体影响．实验结果表明，相邻电容传感器几何参数对传感器测量信号强度与测量灵敏度影响明显，复杂交叉指形

3、与螺旋盘形的电容传感器测量区域的总体测量灵敏度比单结构的环形、矩形传感器的分别提高了６６．８％与３３．５％．关键词：相邻电容传感器；信号强度；测量灵敏度；几何参数中图分类号：ＴＰ２１２．６文献标志码：ＡＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＧｅｏｍｅｔｒｉｃＰａｒａｍｅｔｅｒＤｅｓｉｇｎｏｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＣａｐａｃｉｔｉｖｅＰｒｏｘｉｍｉｔｙＳｅｎｓｏｒｓ１２ＬＩＮａｎ，ＨＡＮＹｉｎｇ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊ

4、ｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＴｗｅｎｔｉｅｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｘｉａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｗｅａｋｓｉｇｎａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｃａｐａｃｉｔｉｖｅｐｒｏｘｉｍｉｔｙｓｅｎｓｏｒｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎｗ

5、ｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｅｎｓｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗａｓｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄｓｏｆｓｅｎｓｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｄｅｐｔｈ，ｓｉｇｎａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｎｏｉｓｅｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｄｙｎａｍｉ

6、ｃｒａｎｇｅ．Ｆｏｒｒｏｕｎｄｃａｐａｃｉｔｉｖｅｐｒｏｘｉｍｉｔｙｓｅｎｓｏｒｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｏｎｓｅｎｓｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｏｕｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ，ｒｏｕｎｄ，ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌａｎｄｓｐｉｒａｌｓｈａｐｅｄｓｅｎｓｏｒｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒｓｗｉ

7、ｔｈｆｏｕｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｆｒｉｎｇｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈａｖｅｒｅｍａｒｋａｂｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｓｉｇｎａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ；ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒａｎｄｒｏｕｎｄｓｅｎｓｏｒｓ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｉｎ

8、ｔｅｒｄｉｇｉｔａｌａｎｄｓｐｉｒａｌｓｈａｐｅｄｓｅｓｎｒｏｓｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ６６．８％ａｎｄ３３．５％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｐｒｏｘｉｍｉｔｙｓｅｎｓｏｒ；ｓｉｇｎａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ；ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒ收稿日期：２０１２０５３０基金项目：国