MOSFET静电场传感器电场-电流特性的研究

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作者 陈新安 黄庆安 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2010年第6期9-11,共3页

MOSFET静电场传感器是一种固态传感器,没有任何机械移动部件。文中研究了MOSFET静电场传感器的电流-电压特性和电流-电场特性。在给定的电场下,电流-电压特性曲线分为了两部分:非饱和区和饱和区。当MOS-FET静电场传感器工作在非饱和区时... MOSFET静电场传感器是一种固态传感器,没有任何机械移动部件。文中研究了MOSFET静电场传感器的电流-电压特性和电流-电场特性。在给定的电场下,电流-电压特性曲线分为了两部分:非饱和区和饱和区。当MOS-FET静电场传感器工作在非饱和区时,漏-源电流的变化量ΔIDsat与测量电场成正比。但MOSFET静电场传感器工作在饱和区时,漏-源电流的变化量ΔIDSat与测量电场成非线性关系。但是,当测量电场比较小时,漏-源电流的变化量ΔIDS与测量电场成正比。 展开更多

关键词 mosfet静电场传感器 电流-电压特性 电流-电场特性

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直接栅MOSFET静电场传感器温度漂移模型和模拟

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作者 鄢细根 何火军 陈新安 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2012年第2期113-117,128,共6页

推导出了直接栅MOSFET静电场传感器的温度漂移系数,并研究了温度漂移的主要原因。此研究工作对消除直接栅MOSFET静电场传感器的温度漂移有一定的帮助。首先,建立了直接栅MOSFET静电场传感器沟道中电荷随温度变化的模型。其次,根据直接栅... 推导出了直接栅MOSFET静电场传感器的温度漂移系数,并研究了温度漂移的主要原因。此研究工作对消除直接栅MOSFET静电场传感器的温度漂移有一定的帮助。首先,建立了直接栅MOSFET静电场传感器沟道中电荷随温度变化的模型。其次,根据直接栅MOSFET沟道载流子浓度和载流子迁移率都为温度的函数,将直接栅MOSFET静电场传感器的温度漂移定义为由沟道载流子迁移率随温度变化引起的温度漂移系数αμ和由沟道载流子浓度随温度变化引起的温度漂移系数αQ,并对它们与温度的关系作了推导和研究。最后,对沟道载流子迁移率随温度变化引起的温度漂移系数αμ和由沟道载流子浓度随温度变化引起的温度漂移系数αQ进行了模拟和比较。模拟结果表明,温度漂移系数αμ远小于温度漂移系数αQ。因此沟道载流子浓度随温度变化是直接栅MOSFET静电场传感器的温度漂移的主要原因。 展开更多

关键词 直接栅mosfet 静电场传感器 温度漂移 载流子浓度 载流子迁移率

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静电传感器灵敏场有限元仿真研究 被引量：16

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作者 许传龙 汤光华 +4 位作者 杨道业 周宾 潘琦 邵理堂 王式民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1311-1318,共8页

静电传感器灵敏场分布不均匀,致使传感器的输出受流型影响,导致较大的测量误差。本文基于点电荷思想建立了圆环状静电传感器的三维静电场数学模型,并应用有限元法进行了数值求解。系统地分析了圆环状静电传感器结构参数(电极的长度、绝... 静电传感器灵敏场分布不均匀,致使传感器的输出受流型影响,导致较大的测量误差。本文基于点电荷思想建立了圆环状静电传感器的三维静电场数学模型,并应用有限元法进行了数值求解。系统地分析了圆环状静电传感器结构参数(电极的长度、绝缘管段的厚度、屏蔽罩的长度以及半径等),材料特性以及场域介质分布对静电传感器灵敏场分布特性的影响。旨在为实现静电传感器灵敏场的均匀分布和结构优化提供理论依据。 展开更多

关键词 灵敏场静电传感器 气-固两相流 颗粒静电化 有限元分析

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新型推挽激励的谐振式微机械静电场传感器 被引量：3

4

作者 彭春荣 刘世国 +2 位作者 张海岩 郭鑫 夏善红 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2010年第4期341-345,共5页

为了提高传感器的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR),降低器件的耦合干扰,基于表面微机械工艺设计制作了一种新型推挽激励方案的谐振式微型静电场传感器.该传感器敏感结构主要包括静电梳齿激励电极、屏蔽电极和感应电极3部分.工作时,... 为了提高传感器的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR),降低器件的耦合干扰,基于表面微机械工艺设计制作了一种新型推挽激励方案的谐振式微型静电场传感器.该传感器敏感结构主要包括静电梳齿激励电极、屏蔽电极和感应电极3部分.工作时,在该传感器敏感结构同一侧梳齿的固定端上加入反相相等的激励信号,实现差分激励,使屏蔽电极在谐振频率处振动,从而在感应电极上感应出差分电流信号,通过相关检测方式检测出传感器该输出信号的二次谐波分量,即可获得被测静电场强度大小.该传感器的新型结构设计和激励检测方案可获得最大电场响应灵敏度,并有效抑制了同频耦合串扰和共模噪声.常压室温(约25℃)测试结果表明,在量程(-15 kV/m～15 kV/m)内,只需要5 Vpp激励电压,其中线性度(端基线性度)达到了1.03%,分辨率优于200 V/m. 展开更多

关键词 静电场测试 电场传感器 微机电系统(MEMS) 谐振器 静电激励

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静电场对表面等离子体子共振DNA传感器灵敏度的影响 被引量：1

5

作者 王青 王柯敏 +3 位作者 羊小海 莫远尧 黄杉生 李杜 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期1-4,共4页

利用电场改变金膜表面固定化探针DNA的方位,从而影响了DNA杂交效率,进而影响了表面等离子体子共振DNA传感器的灵敏度.结果表明不同极性的电场对DNA传感器的作用不同:当金膜表面带负电荷时,探针DNA在电场的作用下直立在金膜上,空间位阻减... 利用电场改变金膜表面固定化探针DNA的方位,从而影响了DNA杂交效率,进而影响了表面等离子体子共振DNA传感器的灵敏度.结果表明不同极性的电场对DNA传感器的作用不同:当金膜表面带负电荷时,探针DNA在电场的作用下直立在金膜上,空间位阻减小,提高了杂交效率,从而使传感器的灵敏度提高,反之亦然. 展开更多

关键词 表现等离子体共振 DNA 传感器 静电场

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基于MEMS技术微型静电场传感器系统设计与研制 被引量：1

6

作者 刘世国 彭春荣 +1 位作者 陈贤禅 夏善红 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第B11期326-327,共2页

针对基于MEMS技术的微型静电场传感器的输出信号微弱、信噪比低等特点,采用高精度运算放大器和直接数字合成器芯片设计出了一种基于封装小但没有浮点运算器的单片机的微型静电场传感器系统,并通过一定的算法解决了单片机运算能力弱的问... 针对基于MEMS技术的微型静电场传感器的输出信号微弱、信噪比低等特点,采用高精度运算放大器和直接数字合成器芯片设计出了一种基于封装小但没有浮点运算器的单片机的微型静电场传感器系统,并通过一定的算法解决了单片机运算能力弱的问题,最终整个系统的测试精度能达到5%,分辨率能达到500 V/m,检测时间小于1 s. 展开更多

关键词 微型静电场传感器 微弱信号 相关检测

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硅基微型静电谐振式直流电场传感器建模与仿真分析 被引量：5

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作者 侯杰 吴桂芳 +2 位作者 崔勇 赵录兴 李良亚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期374-382,共9页

微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器因其体积小、功耗低、成本低、易于量产等优势在电力系统具有广泛应用前景。以静电式电极共面水平谐振MEMS直流电场传感器为研究对象,针对其驱动单元、运动过程和感应单元,... 微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器因其体积小、功耗低、成本低、易于量产等优势在电力系统具有广泛应用前景。以静电式电极共面水平谐振MEMS直流电场传感器为研究对象,针对其驱动单元、运动过程和感应单元,分别建立基于静电力驱动的传感器动力学模型和基于静电感应的敏感结构电学模型,实现了微型电场传感器的多物理场模型集成。所建立的模型可定量表征传感器的输出特性以及相关结构尺寸对传感器性能的影响。通过仿真计算发现,适当减少齿宽与齿间距、增加感应齿长,可以提高该类型传感器的输出电流,进而提高其测量灵敏度。该文的研究成果可为微型电场传感器的设计和性能优化提供参考。 展开更多

关键词 微机电系统 电场传感器 建模与仿真 静电谐振式 多物理场

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某滑油箱电容液位传感器流场——静电场耦合仿真分析 被引量：6

8

作者 张进 丁力 温铁钝 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第3期50-52,56,共4页

基于数值仿真软件,对某型航空发动机滑油箱电容式液位传感器进行了流场—静电场耦合建模及仿真计算。模型描述了滑油箱姿态运动引起的液面变化,进而导致传感器液位改变以及传感器本身工作电容变化。根据计算结果,滑油箱姿态运动引起的... 基于数值仿真软件,对某型航空发动机滑油箱电容式液位传感器进行了流场—静电场耦合建模及仿真计算。模型描述了滑油箱姿态运动引起的液面变化,进而导致传感器液位改变以及传感器本身工作电容变化。根据计算结果,滑油箱姿态运动引起的传感器工作电容变化效果很显著,最高可达到15. 86%。将数值仿真获得的计算值与滑油液位测量测试平台所得的实测值进行了对比分析,二者结果较为吻合,变化规律一致,偏差值较小,验证了基于流场—静电场耦合仿真建模的可行性及有效性。 展开更多

关键词 数值仿真 电容式液位传感器 流场-静电场耦合 姿态运动 滑油液位测量测试平台

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基于MEMS静电场传感器在线监测二次压板电压技术 被引量：5

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作者 黄国平 黄华斌 许丹盈 《湖北电力》 2023年第2期72-80,共9页

通过分析直流系统对地电容充、放电造成110 kV母差保护误跳闸和主变瓦斯保护误跳闸事件,提出一种基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)静电场传感器在线监测二次压板电压技术.利用MEMS静电场敏感芯片监测二次压板下端接线柱电压... 通过分析直流系统对地电容充、放电造成110 kV母差保护误跳闸和主变瓦斯保护误跳闸事件,提出一种基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)静电场传感器在线监测二次压板电压技术.利用MEMS静电场敏感芯片监测二次压板下端接线柱电压极性和电压值,通过采集终端、集中监测管理单元接入保护信息系统,实现二次压板状态在线核对、自动巡视及预警.通过工程应用验证MEMS静电场敏感芯片技术不但可以替代人工测量二次压板下端接线柱电压极性和电压值,而且可以在保护信息系统实现二次压板的巡检、状态告警提示和断路器分合闸状态、直流系统平衡桥接地情况监视等功能,大大提高了工作人员检查二次压板、断路器状态、直流系统平衡桥接地情况的效率,减少了人为因素的影响,提高了设备运行的安全性. 展开更多

关键词 直流系统对地电容 二次压板 MEMS静电场传感器 母差保护 瓦斯保护

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静电力驱动的悬臂梁微型电场传感器件 被引量：1

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作者 Zhifei Han Jun Hu +1 位作者 Licheng Li Jinliang He 《Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期184-191,I0005,共9页

随着智能电网和能源互联网的发展,大规模实时电压/电场监测成为电力系统的迫切需求,这依赖于先进传感器件的大规模布置。电场测量在电力系统中具有重要意义。一方面,基于电场测量的电压反演可以实现高电压的非接触式测量,替代传统高压... 随着智能电网和能源互联网的发展,大规模实时电压/电场监测成为电力系统的迫切需求,这依赖于先进传感器件的大规模布置。电场测量在电力系统中具有重要意义。一方面,基于电场测量的电压反演可以实现高电压的非接触式测量,替代传统高压互感器,从而减少测量设备绝缘成本和安装难度;另一方面,电场测量还可以被应用于设备故障诊断、雷电预警、电磁环境测量等应用场景。传统的电场测量设备,如场磨等,往往体积大、成本高,无法大规模灵活布置。本文提出了一种静电力驱动的压阻式微型电场传感器。传感器被设计为四悬臂结构,悬臂在静电力的驱动下产生位移和应变,通过压阻材料转化为可测信号。所提出的传感器具有尺寸小、成本低、功耗低、易于批量生产的优点。同时,该传感器该具有高信噪比、高分辨率及宽电场测量范围。实验结果表明,所提出的传感器具有1.1~1100.0kV·m^(-1)的线性测量范围、112 V·m^(-1)·Hz^(-1/2)的交流电场分辨率以及496 Hz的截止频率。这一微型电场传感器将在智能电网及能源互联网中具有广泛的应用价值。 展开更多

关键词 传感器件 电场测量 非接触式测量 静电力驱动 能源互联网 交流电场 悬臂结构 压阻

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静电吸合对力平衡式隧道加速度传感器的影响 被引量：6

11

作者 贺学锋 温志渝 +1 位作者 温中泉 王晓兰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期596-599,共4页

隧尖与阳极之间的可控间距是关系到隧道加速度传感器能否正常工作的一个重要参数,静电吸合限制了该可控间距的范围,本文从理论上分析了静电吸合对隧道加速度传感器设计的影响。对于质量块作活塞式运动的平动型隧道加速度传感器,只有当... 隧尖与阳极之间的可控间距是关系到隧道加速度传感器能否正常工作的一个重要参数,静电吸合限制了该可控间距的范围,本文从理论上分析了静电吸合对隧道加速度传感器设计的影响。对于质量块作活塞式运动的平动型隧道加速度传感器,只有当隧尖与阳极之间的初始间距小于两个反馈电极之间的初始间距的三分之一加上发射间距的和时,力平衡才能实现。对于质量块由多根平行悬臂梁支承的隧道加速度传感器,首次提出并证明,增大隧尖与悬臂梁末端的水平距离可以扩大锥尖高度和锥尖与阳极之间的初始间距的取值范围,从而降低对传感器加工工艺的要求。 展开更多

关键词 加速度传感器 场致发射 力平衡 静电吸合 微机电系统

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基于静电场原理的光学电压传感器研究

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作者 方幼丽 郑富祥 +1 位作者 黄昌文 孙旷远 《福建农机》 2017年第3期12-15,共4页

文章分析传统电磁式电压互感器的缺陷,并提出一种基于静电场的光学电压传感器的设计思路,建立静电场下铝薄膜的受力模型,最后推导出圆膜的扰度与被测电压的数学关系。

关键词 光学电压传感器(OVS) 静电场 铝薄膜

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一种新型固态静电传感器的设计与模拟 被引量：2

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作者 陈新安 黄庆安 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第B11期131-133,166,共4页

电场测量系统广泛应用于航空、航天、国防、气象、电力等多个领域。根据电场传感器工作原理,电场传感器可以分为光学(光纤)式和电荷感应式两大类。电荷感应式电场传感器有旋片结构、双球结构、火箭结构和MEMS结构。文中给出了一种新型的... 电场测量系统广泛应用于航空、航天、国防、气象、电力等多个领域。根据电场传感器工作原理,电场传感器可以分为光学(光纤)式和电荷感应式两大类。电荷感应式电场传感器有旋片结构、双球结构、火箭结构和MEMS结构。文中给出了一种新型的MOSFET感应式电场传感器,并用MEDICI软件进行了模拟。模拟结果表明MOSFET感应式电场传感器的感应电流I_E和电场强度E有良好的线性关系。 展开更多

关键词 静电场传感器 电荷感应 MOS场效应晶体管

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新型磨损区域静电传感器特性参数研究 被引量：3

14

作者 刘若晨 徐成 +2 位作者 王奎洋 王益民 孙见忠 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期645-653,共9页

磨损区域静电传感器常用于航空器关键部件磨损的在线监测。为了对该新型传感器的监测性能进行研究,建立了棒状磨损区域静电传感器的数学模型及其性能测试平台,对传感器的空间灵敏度、工作效率、有效视场等特性参数进行了仿真计算和测试... 磨损区域静电传感器常用于航空器关键部件磨损的在线监测。为了对该新型传感器的监测性能进行研究,建立了棒状磨损区域静电传感器的数学模型及其性能测试平台,对传感器的空间灵敏度、工作效率、有效视场等特性参数进行了仿真计算和测试。结果表明:空间灵敏度随着探极感应面半径的增大而增大;工作效率随着径距比的增大而增大;工作效率的仿真值与测试值的变化趋势一致,证明了所建磨损区域静电传感器数学模型的正确性;有效视场随着探极感应面半径的增大而增大。研究结果对新型磨损区域静电传感器的设计优化及其应用具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 磨损区域静电传感器 数学模型 空间灵敏度 工作效率 有效视场

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基于直接数字频率合成器及正交锁相技术的交直流微型电场传感器电路 被引量：2

15

作者 任东宇 彭春荣 夏善红 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期3030-3036,共7页

为了实现AC(工频)和DC电场同时检测,该文基于MEMS电场传感器,采用直接数字频率合成器(DDS)激励及正交锁相技术研制出一种高性能微型电场传感器电路。该系统结合低噪声模拟电路和数字控制方式,采用DDS产生精准的传感器激励信号和双路正... 为了实现AC(工频)和DC电场同时检测,该文基于MEMS电场传感器,采用直接数字频率合成器(DDS)激励及正交锁相技术研制出一种高性能微型电场传感器电路。该系统结合低噪声模拟电路和数字控制方式,采用DDS产生精准的传感器激励信号和双路正交参考信号,保证了激励信号及正交参考信号的频率、幅值稳定性以及双路正交参考信号之间准确的相位差。采用相关解调芯片及高速滤波器构建正交锁相放大电路,结合Advanced RISC Machines(ARM)微控制器,解决了单片机数字信号处理响应速度慢、资源不足等问题,成功实现AC(工频)及DC电场加载情况下传感器弱信号高精度提取。 展开更多

关键词 微型电场传感器 静电场及工频电场 直接数字频率合成器(DDS) 正交锁相放大器 分辨力

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基于静电感应的引信目标探测传感器研究 被引量：5

16

作者 李炜昕 武海东 +1 位作者 刘跃龙 王海涛 《测试技术学报》 2016年第4期341-346,共6页

针对复杂干扰环境中传统引信目标探测系统无法稳定工作的问题,探讨了一种新型目标探测体制.基于静电感应基本理论,建立了静电引信探测传感器模型,设计和制作了高灵敏度的静电引信探测传感器和微弱信号检测电路.在实验室环境条件下对探... 针对复杂干扰环境中传统引信目标探测系统无法稳定工作的问题,探讨了一种新型目标探测体制.基于静电感应基本理论,建立了静电引信探测传感器模型,设计和制作了高灵敏度的静电引信探测传感器和微弱信号检测电路.在实验室环境条件下对探测系统进行实验研究,结果表明:理论分析和实验结果趋于一致;输出电压与系统增益、目标电荷、相对速度和距离相关;所设计电路能够满足引信的探测要求,可对静电引信目标探测系统在复杂环境下的工程化设计提供参考. 展开更多

关键词 静电感应 方位探测 引信 传感器 静电场

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航空发动机气路检测静电传感器仿真研究

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作者 何双亮 葛文庆 +1 位作者 孙忠湖 毛玲阳 《测控技术》 2022年第11期126-130,共5页

针对航空发动机气路静电检测静电传感器的复杂工作环境,开展传感器的流场、电场、温度场耦合的多物理场建模与仿真研究。采用有限元分析软件建立静电传感器的数值模型并进行仿真分析,研究探针型静电传感器探极的直径、长度、布局位置对... 针对航空发动机气路静电检测静电传感器的复杂工作环境,开展传感器的流场、电场、温度场耦合的多物理场建模与仿真研究。采用有限元分析软件建立静电传感器的数值模型并进行仿真分析,研究探针型静电传感器探极的直径、长度、布局位置对发动机尾气静电信号的影响,最后通过在尾气静电试验平台测试,对仿真分析的结论进行验证,从而为静电传感器的工程化应用提供理论支撑。 展开更多

关键词 航空发动机 静电传感器 多物理场 仿真分析

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任意结构形状的电容传感器原理和数学模型 被引量：8

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作者 刘少刚 孟庆鑫 +2 位作者 罗跃生 董晓璋 田勇臣 《北京林业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期17-21,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 电容传感器 数学模型 木材含水率 介电常数 静电场

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一体化静电场描绘仪研制 被引量：4

19

作者 饶益花 高真辉 +3 位作者 刘钰薇 魏明海 谷永春 胡解生 《南华大学学报（自然科学版）》 2011年第3期54-57,共4页

研制了一种新型的静电场描绘仪,将导电板、电位测量系统、描点系统及电源等四个部分进行了一体化设计,采用容栅传感器测定等电位点的位置,并实现了对等位点位置的数字化测量,实验结果表明,该仪器高度集成,实验操作方便,提高了仪器实验效... 研制了一种新型的静电场描绘仪,将导电板、电位测量系统、描点系统及电源等四个部分进行了一体化设计,采用容栅传感器测定等电位点的位置,并实现了对等位点位置的数字化测量,实验结果表明,该仪器高度集成,实验操作方便,提高了仪器实验效率,提升了静电场的模拟精度. 展开更多

关键词 静电场 容栅传感器 一体化 数字化

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基于有限元分析的电容式孔径测量传感器的设计方法

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作者 叶树亮 王克奇 《现代测量与实验室管理》 2003年第6期9-10,47,共3页

孔径测量是测量领域的关键技术之一,本文在阐述小孔孔径电容法测量的基础上,建立了测量机构静电场的数学模型,利用有限元法对不同半径的测头和被测件之间形成的三维电场和电容进行了分析、计算,得出了位移一电容的输出特性曲线,最后给... 孔径测量是测量领域的关键技术之一,本文在阐述小孔孔径电容法测量的基础上,建立了测量机构静电场的数学模型,利用有限元法对不同半径的测头和被测件之间形成的三维电场和电容进行了分析、计算,得出了位移一电容的输出特性曲线,最后给出了传感器测头设计的方案。 展开更多

关键词 有限元分析 电容式孔径测量传感器 静电场 数学模型 几何量测量

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