微变电容式传感器的设计与应用
第24卷 第5期2004
年5月北京理工大学学报
TransactionsofBeijingInstituteofTechnology
Vol.24 No.5May2004
文章编号:100120645(2004)0520419204
微变电容式传感器的设计与应用
郭银景1,2, 康景利1, 杨 阳1, 唐富华1
(11北京理工大学机电工程学院,北京 100081;21山东科技大学信息与电气工程学院,山东,青岛 266510)
摘 要:微变电容式传感器是为边境线、,采用FFT算法和相位微分法检测与处理信号,,的位置Ζ,610%,误警率小于013%,01关键词:同轴电缆;报警系统;微变电容式传感器中图分类号:TP212112 文献标识码:A
DesignandApplicationofMicro-VariationCapacitanceSensor
1,2111
GUOYin2jing, KANGJing2li, YANGYang, TANGFu2hua
(11SchoolofMechatronicsEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China;
21CollegeofInformationandElectronicEngineering,ShandongUniversityofScienceand
Technology,Qingdao,Shandong266510,China)
Abstract:Micro2variationcapacitancesensorsaredesignedforuseinguidingborder2linesorcon2
.ItmakesuseoftheFFT(fastFouriertransform)arithmeticthephasedifferentialcoeffi2fines
cienttocheckandprocesssignalsbasedonthetransmissionlinetheory.Highfrequencycharac2teristicsofthecoaxial2cableareusedindetectingthesignal,andlowfrequencycharacteristicsareusedintheirlocation.Experimentalresultsinawallalarmsystemshowthatthesensor’srelativeerrorratioinlocationisnotmorethan610percent,theerroralarmratioisnotmorethan013percent,andthemissalarmratioisnotmorethan012percent.
Keywords:coaxial2cable;alarmsystem;micro2variationcapacitancesensor
在边境线、狱墙等需要安全防范的特殊场合,因
为需要防范的区域较大,而且不宜暴露传感器安装位置Ζ常见的红外、微波和超声等无线传感器极易受外界环境的影响,误检和漏检率均较大,不适合在上述特殊区域的安全防范中应用[1,2]Ζ利用同轴电缆为敏感器件的传感器,具有布防方便、检测准确等优点[1]Ζ作者利用同轴电缆的分布电容对外力敏感的特性设计了一种微变电容式传感器Ζ由于在传感器的整个工作过程中,分布电容的变化量与分布电容
本身的值相比非常小,因此称该传感器为微变电容式传感器[3]Ζ
1 微变电容式传感器的设计
111 基本原理
因为同轴电缆的分布电容与分布电感比较均匀且稳定,其特性阻抗基本保持不变Ζ同轴电缆的分布电容为
,C=
ln(D2