轉動極板懸空設計的數字電容角位移傳感器及其溫度特性測試

試驗箱的溫度通過設置試驗箱的溫度終值來調節，在本研究中，為模擬環境溫度驟變的惡劣工況，試驗箱溫度從-15℃上升到+65℃約需13min，平均升溫速度為6℃/min，溫場溫度與時間關系的函數(T=g(t))曲線如圖4所示。

圖4 試驗箱溫度變化曲線

4.2 測試方法

測試針對三臺傳感器樣機同時進行，共分三組，即多點單次測試實驗、單點多次測試實驗、寬溫測試實驗。

第一組，傳感器多點角度單次測試實驗，實驗溫度變化范圍是-15～+65℃，試驗箱升溫過程約需13 min，平均升溫速度為6℃/mim為保證傳感器樣機輸出值穩定，本實驗維持起始點與終止點的溫度穩定時間較長，故每次累計時間約1.5～2 h，樣機的角度測試點選取為20°、50°、80°、110°、140°和170°。具體實驗步驟如下：①將傳感器樣機置于溫度實驗箱中，上電;在常溫下調整傳感器樣機的測試角度值(誤差±1。)，②啟動試驗箱，將試驗箱溫度設定為-15℃，監測傳感器樣機輸出角度值的變化，當試驗箱內溫度與傳感器的角度輸出值均穩定后(此過程約需30分鐘)，再將試驗箱溫度變化終止值設定為+65℃，并啟動傳感器角度數據采集軟件，自動采集(采集時間間隔5 s)升溫過程中的角度傳感器輸出數據，同時進行在線分析，③當試驗箱內溫度上升至+65℃后，繼續觀察采樣數據，直至傳感器輸出值穩定，然后停止采樣(此過程時間約30min)，關閉試驗箱，利用軟件計算傳感器樣機的標準不確定度和溫漂指標，④重復上述(1)～(3)的步驟，完成多點角度測試的溫度實驗(20°、50°、80°、110°、140°、170°)。

第二組，單點多次測試實驗，即重復性實驗，三臺傳感器樣機分別選擇一個角度點進行多次溫度特性實驗，以考察傳感器在這一角度點的實驗結果是否具有偶然性，實驗共進行三次。

第三組，寬溫測試實驗，即實驗將第一組實驗的溫度變化范圍擴大到-30～+80℃，選取110°角度點進行測試，目的在于進一步考核傳感器溫度的適用范圍。

4.3 考核方法

重點考核當環境溫度劇烈變化時，傳感器輸出漂移特性，若忽略其它干擾因素，可將輸出角度①視為環境溫度T與時間t的函數，即Φ=f(T，t)，而溫場變化的特征曲線如圖4所示，對于函數ψ=f(T，t)的變化趨勢，§4，4給出了定性的分析。

此外，測試實驗著重針對角位移傳感器輸出角度的標準不確定度與溫度漂移進行，其中溫度漂移指標分為“峰峰值溫漂”和“穩態值溫漂”，計算公式分別如下：

“標準不確定度”為