|
Abstract:
|
Luận văn này trình bày thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một cấu trúc cảm biến đo
độ nghiêng điện tử kiểu điện dung cấu hình hai pha lỏng – khí. Cảm biến được đề xuất
này bao gồm một cấu trúc tụ ba điện cực với lớp điện môi có hai pha: không khí và chất
lỏng. Khi vị trí của bọt khí trong chất lỏng thay đổi do tác dụng của gia tốc trọng trường
thì giá trị điện dung của cảm biến thay đổi theo từ đó tính được góc nghiêng của cảm
biến. Hoạt động của cảm biến được mô phỏng bằng phương pháp phân tích các phần tử
hữu hạn sử dụng chương trình Comsol Multiphisics. Kết quả mô phỏng thể hiện sự thay
đổi điện dung vi sai của tụ điện theo góc nghiêng tương ứng với sự thay đổi vị trí của
chất lỏng điện môi do tác dụng của gia tốc trọng trường. Cảm biến được chế tạo thử
nghiệm gồm ba điện cực được gắn lên trên một ống nhựa và bố trí trên bản mạch PCB
với mạch điện thu thập tín hiệu gồm một máy phát sin tần số 127kHz, một bộ tiền
khuếch đại, một bộ chỉnh lưu và lọc thông thấp. Tụ điện có cấu tạo là 3 bản cực bằng
đồng, mỗi điện cực có chiều dài 11.0 mm, khoảng cách giữa các điện cực là 1.0 mm.
Các kết quả đo đạc thực nghiệm cho thấy có sự tương đồng với các tính toán mô phỏng.
Các kết quả đo ban đầu cho thấy tín hiệu đầu ra ổn định, đồng biến với góc nghiêng
trong dải -90° đến +90°, với độ tuyến tính cao trong dải -25° đến +25°. Cảm biến có độ
nhạy 40 mV/độ với độ phân dải 0.1°. Cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý vi sai, do
đó cảm biến không bị tác động của can nhiễu đồng pha. Với những tính năng và dải làm
việc này, cảm biến có thể ứng dụng đo sự bằng của các khí tài quân sự, theo dõi dao
động của tàu thuyền và nhiều ứng dụng tiềm năng khác. |