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基于叉指电容效应的光伏组件覆冰雪监测技术

高电压技术 2022年第1期48卷 20-28页

作者：朱永灿熊浩男田毅纪超胡杰西安工程大学电子信息学院西安710048 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

冰雪附着对寒冷地区光伏组件的发电效率影响极大,可使光伏电站发电量大幅降低。为此提出了一种基于叉指电容传感器的光伏组件覆冰雪在线监测方法,可对荒野光伏组件冰雪进行连续监测。首先对叉指电容传感器测量原理进行了分析,论证了覆... 详细信息

冰雪附着对寒冷地区光伏组件的发电效率影响极大,可使光伏电站发电量大幅降低。为此提出了一种基于叉指电容传感器的光伏组件覆冰雪在线监测方法,可对荒野光伏组件冰雪进行连续监测。首先对叉指电容传感器测量原理进行了分析,论证了覆冰雪监测的可行性;随后建立了叉指电容传感器有限元仿真模型,研究了电极覆盖率、叉指宽度、叉指对数、叉指长度对传感器输出特性的影响,并基于信号强度,灵敏度和穿透深度对覆冰雪叉指电容传感器进行了参数优化;最后搭建光伏组件覆冰雪实验平台,通过实验与仿真对比,验证了所设计覆冰雪监测传感器的可行性。仿真及实验结果表明,设计的传感器能够在一定范围内监测覆冰雪厚度。该技术为偏远地区光伏组件覆冰雪覆盖远程感知提供了新思路,有助于光伏组件发电效率短期预测。

关键词：叉指电容光伏组件覆冰雪监测 COMSOL有限元仿真覆冰雪实验

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柔性叉指电容式焊条湿度无损检测方法

电子测量与仪器学报 2023年第1期37卷 157-166页

作者：王俊琴张爱华祁靖朱亮兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050 甘肃省工业过程先进控制重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050

焊条湿度过高会导致焊接中产生气泡、气孔等明显的质量问题。为满足焊条湿度的现场无损检测,提出一种柔性叉指电容式焊条湿度检测方法。首先,以新型柔性叉指电容式传感器为基础,建立有限元模型,研究叉指电极结构参数对传感器性能的影响... 详细信息

焊条湿度过高会导致焊接中产生气泡、气孔等明显的质量问题。为满足焊条湿度的现场无损检测,提出一种柔性叉指电容式焊条湿度检测方法。首先,以新型柔性叉指电容式传感器为基础,建立有限元模型,研究叉指电极结构参数对传感器性能的影响;然后,利用BP神经网络和遗传算法对叉指电容式焊条湿度传感器的结构进行参数优化,得到湿度传感器最优的设计方案;最后,设计U型弹性机构起到完全包裹焊条的作用,完成J507和J607焊条湿度检测实验和标定实验。仿真与实验结果表明,叉指电极结构参数为最优时,传感器检测深度约为1.4 mm(小于焊条药皮厚度),焊条湿度值与电容值拟合优度达到0.98。本方法对湿度值在0.117%~2.5%的焊条具有良好的检测能力,为实现焊条湿度的现场、无损检测技术提供了新思路,有助于避免焊接过程中产生焊接缺陷。

关键词：叉指电容焊条湿度介电常数有限元仿真遗传算法

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叉指电容传感特性及应用研究

系统仿真技术 2022年第3期18卷 181-186页

作者：王艳霞唐忠林陕西工业职业技术学院陕西咸阳712000

通过COMSOL Multiphysics仿真软件建立叉指电容传感器的二维模型,运用施瓦茨-克里斯托费尔平面映射及保角变换法得到叉指电容在边缘效应影响下的计算公式。详细分析了电极覆盖率、电极宽度以及电极厚度等关键参数对传感特性的影响,并给... 详细信息

通过COMSOL Multiphysics仿真软件建立叉指电容传感器的二维模型,运用施瓦茨-克里斯托费尔平面映射及保角变换法得到叉指电容在边缘效应影响下的计算公式。详细分析了电极覆盖率、电极宽度以及电极厚度等关键参数对传感特性的影响,并给出参数设计的最优方案,针对典型应用领域进行原理分析及模拟仿真。结果表明,基于叉指电极的传感器灵敏度高,可靠性好,为传感器的设计和检测技术提供了必要的参考。

关键词：传感器叉指电容保角变换边缘效应 COMSOL仿真

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新型叉指电容设计建模与实验研究

仪表技术与传感器 2021年第10期 16-22页

作者：唐忠林杨建华陕西工业职业技术学院航空工程学院陕西咸阳712000 西北工业大学自动化学院陕西西安710072

文中设计一种具有交扣叉指结构和等电位隔离电极的新型叉指电容,建立了新型叉指电容的表面电容通用解析模型,并进行了实验验证。结果表明:表面电容解析模型的理论计算值与实际测量总电容值之间存在高度的线性相关性,线性拟合的最大相对... 详细信息

文中设计一种具有交扣叉指结构和等电位隔离电极的新型叉指电容,建立了新型叉指电容的表面电容通用解析模型,并进行了实验验证。结果表明:表面电容解析模型的理论计算值与实际测量总电容值之间存在高度的线性相关性,线性拟合的最大相对偏差为0.34%;新型叉指电容在1 kHz~1 MHz频率范围内实测电容值的相对变化量稳定地小于基本结构叉指电容,最大变化量约为后者的91%;电容表面覆膜时的有效感知厚度随电极占空比的增加而增加,达到增速拐点之后敏感度随膜厚增加而显著减小。新型叉指电容的解析模型简洁、准确,设计制造方便。

关键词：传感器叉指电容电场分布等电位隔离保角变换许瓦兹-克里斯多夫变换

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柔性基底印刷叉指电容的阻抗特性研究

电子元件与材料 2017年第9期36卷 43-48页

作者：宋智任庆芳徐丹丹薛严冰大连交通大学电气信息学院辽宁大连116028 青岛海信网络科技股份有限公司山东青岛266071

为降低电容制作成本,采用丝网印刷的方式在柔性PET基底上印制出可用于较高频段范围的叉指电容。首先利用电磁仿真软件设计出叉指电容的结构;然后通过实验研究了工艺参数对印刷薄膜电阻值的影响和油墨种类对印刷叉指电容阻抗特性的影响,... 详细信息

为降低电容制作成本,采用丝网印刷的方式在柔性PET基底上印制出可用于较高频段范围的叉指电容。首先利用电磁仿真软件设计出叉指电容的结构;然后通过实验研究了工艺参数对印刷薄膜电阻值的影响和油墨种类对印刷叉指电容阻抗特性的影响,确定合适的丝网印刷工艺参数和导电性能良好的油墨;最后,采用上述油墨和工艺参数印制了不同结构参数的叉指电容,测试了其阻抗特性,分析了不同结构参数对其阻抗特性的影响。实验结果表明:印刷叉指电容的阻抗特性与理论仿真结果一致;叉指电容所有结构参数中,指的长度和指的个数对其阻抗特性影响较大,印制的叉指电容在100~600 MHz范围内具有较好的阻抗特性。

关键词：叉指电容柔性基底 PET 阻抗特性丝网印刷仿真

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利用叉指电容减小微带线间串扰

微电子学与计算机 2019年第7期36卷 32-35页

作者：马畅王亚飞北京信息科技大学信息与通信工程学院

针对目前减小PCB板上微带线间串扰的方法效果有限的问题,提出一种利用叉指电容来减小微带线间串扰的方法.该方法在微带线两端对称加入叉指电容进行电容补偿来平衡不相等的容性耦合和感性耦合进而实现串扰减小.并先后用电磁仿真软件(HFSS... 详细信息

针对目前减小PCB板上微带线间串扰的方法效果有限的问题,提出一种利用叉指电容来减小微带线间串扰的方法.该方法在微带线两端对称加入叉指电容进行电容补偿来平衡不相等的容性耦合和感性耦合进而实现串扰减小.并先后用电磁仿真软件(HFSS)和矢量网络分析仪对远端串扰和插入损耗进行仿真和实际测量,结果表明:仿真和实测吻合良好,加入叉指电容可以使远端串扰减小9dB以上,且制作成本较低,易于实现.

关键词：串扰叉指电容微带线 PCB

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聚合物取向结构的叉指电容检测方法

聚合物取向结构的叉指电容检测方法

作者：叶庆莹华中科技大学

学位级别：硕士

聚合物及其复合材料的力学和光学性能很大程度上取决于高分子链和纤维填料的取向。常用的取向检测方法如双折射、X射线散射、红外二色性等,由于穿透能力有限、设备昂贵、操作复杂,难以实现成型过程中聚合物取向结构的检测。针对此科学问... 详细信息

聚合物及其复合材料的力学和光学性能很大程度上取决于高分子链和纤维填料的取向。常用的取向检测方法如双折射、X射线散射、红外二色性等,由于穿透能力有限、设备昂贵、操作复杂,难以实现成型过程中聚合物取向结构的检测。针对此科学问题,本文提出了一种新的叉指电容-取向检测方法,在叉指电容设计、取向模型验证和实际应用等方面,开展了以下工作:首先,通过有限元模拟选定了叉指电容和介电常数的最优解析模型——Rui模型,完成了叉指电容灵敏度及穿透深度的分析。最终选择了金属化比为0.5、且电极数目小于50的叉指电极,保证穿透深度的同时获得更高的介电常数响应灵敏度。其次,建立了纤维增强复合材料的介电-取向模型,并在Rui模型的基础上,获得了叉指电容和纤维取向的理论关系。通过测量不同取向角时碳纤维增强聚醚醚酮板的叉指电容,验证了叉指电容-取向检测方法在静态测量中的可行性。电容测量结果和取向模型结果的拟合决定系数达0.99,取向角测量的平均误差小于3%。进一步地,搭建了流变-介电实验平台并测量了稳态流场中碳纤维/硅油悬浊液的叉指电容响应。分析了悬浊液中纤维的取向张量及其影响因素后,发现叉指电容测量结果和取向张量随时间变化的趋势较为一致,验证了叉指电容测量复杂流体取向结构的可行性。最后,研究了叉指电容传感器在注塑过程中的应用。在静态校正后,通过短射实验研究了聚苯乙烯介电性能的变化规律,确定了熔体的流动取向导致介电性能变化的区间。通过改变注射速度,发现聚苯乙烯的介电各向异性随着注射速度的增加而增加,与分子链剪切取向程度变化的趋势一致,初步说明该传感器可用于聚合物熔体剪切取向的表征。

关键词：叉指电容介电各向异性取向测量聚合物

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叉指电容对铁电薄膜移相器相移影响的研究

计算机与数字工程 2012年第3期40卷 112-114页

作者：雷强于军王梦王叶安华中科技大学电子科学与技术系武汉430074

文章采用准静态场法和分布参数电路模型分析计算了共面波导结构(CPW)铁电薄膜移相器的电容值与有效介电常数,通过对高频仿真软件HFSS的模拟结果与计算的不同结构电容值间的验证,发现电容值与有效介电常数表现出一种近似的线性关系。

关键词：叉指电容移相器有效介电常数

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基于叉指电容阵列模块的宽量程微纳力源装置

计量科学与技术 2021年第2期65卷 49-53页

作者：郑培亮李倩王淑香伍德常童军杰徐立广东省计量科学研究院广东省现代几何与力学计量技术重点实验室广州510405 广州航海学院广州510725 广东华兰海电测科技股份有限公司东莞523133

微纳牛顿量级的标准力源是微纳力测量和量值溯源装置中的核心部件,如何在较低电压下获得稳定的宽量程标准微纳力源,是提高微纳力测量装置测量准确度、扩大测量范围需解决的重要技术问题。利用叉指电容结构,通过引入叉指电容阵列的方法,... 详细信息

微纳牛顿量级的标准力源是微纳力测量和量值溯源装置中的核心部件,如何在较低电压下获得稳定的宽量程标准微纳力源,是提高微纳力测量装置测量准确度、扩大测量范围需解决的重要技术问题。利用叉指电容结构,通过引入叉指电容阵列的方法,设计了一种能在较低电压下输出宽量程标准微纳力值的力源。经分析表明:该装置能在较低恒定电压下实现稳定的宽量程微纳力值输出,且通过微纳力源阵列模块化的布置及控制,能在不增加装置复杂程度条件下,增大装置输出范围与分辨率;利用微纳力源阵列模块的对称布置以及叉指电容结构,极大减小了模块偏载和弹性支撑结构形变对输出微纳力值的影响,保证微纳力源的准确度,为微纳力测量和量值溯源装置中低电压、宽量程微纳力源的设计与制造提供了有益依据。

关键词：微纳力源宽量程低电压叉指电容阵列模块