4.4 實驗結果

(1)傳感器多點角度測試的數據分析

表3為第一組實驗，即三臺傳感器樣機進行多點角度測試實驗的分析結果，可見三臺樣機的最大峰峰值溫漂分別為0.085%/10℃、0.08%/10℃、0.061%/10℃;最大穩態值溫漂分別為0.070%/10℃、0.029%/10℃、0.061%/10℃;標準不確定度分別為0.08%、0.09%、0.09%。

表3 傳感器樣機多點角度測試的溫度特性分析

(2)傳感器單點重復性實驗數據分析

表4為第二組實驗，即三臺傳感器樣機進行重復性實驗的分析結果，1#、2#、3#傳感器測試的角度點分別為110°、140°、80°，該組實驗中3臺傳感器的最大峰峰值溫漂分別為0.052%/10℃、0.076%/10℃、0.063%/10℃;最大穩態值溫漂分別為0.031%/10℃、0.046%/10℃、0.058%/10℃，標準不確定度分別為0.07%、0.06%、0.08%。

(3)傳感器寬溫實驗數據分析

表5是三臺傳感器樣機進行更寬溫度實驗的分析結果，測試角度均為110。，實驗進行了三次，該組實驗中傳感器的最大峰峰值溫漂分別為0.124%/10℃、0.157%/10℃、0.18%/10℃，最大穩態值溫漂分別為0.087%/10℃、0.126%/10℃、0.093%/10℃，其標準不確定度最大值分別為0.06%、0.08%、0.1%。

表4 傳感器樣機單點重復性實驗的溫度特性分析

(4)傳感器溫度特性曲線

以1#傳感器樣機為例，樣機輸出隨溫度變化的動態特性曲線如圖5所示，實驗箱溫度從-15℃到+65℃的上升過程約800秒，平均升溫速度為6℃/min，該樣機的角度輸出值從最初的110.09°逐漸上升，角度變化速度先慢(前300 s)后快，并在溫度到達+65℃時達到最大值110.45°(對應圖中約800 s處);此后，實驗箱溫度保持在+65℃不變時，樣機輸出值又逐漸下降，再經大約800秒后穩定于110.25°，由圖可知，角度輸出的最小值在高溫或低溫的穩定點獲得，傳感器的峰峰溫漂值為0.027%/10℃，穩態溫漂值為0.009%/10℃，角度值的標準不確定度為0.07%。

圖5 傳感器溫度實驗動態特性曲線

同理，在-30～+80℃的寬溫場實驗中，傳感器的角度輸出值亦呈現出相似的規律。

5 結論

在比例式測量原理的基礎上，設計了一種轉動極板為金屬材質且為電氣懸空設計的數字型電容角位移傳感器，測量范圍180°;針對快速變化的溫場，進行了傳感器溫度特性測試，三臺樣機實驗的測試結果表明，當環境溫度從-15℃升至+65℃，以約6℃/min的速度變化過程中，三臺傳感器樣機的最大峰峰溫漂值為0.085%/10℃，最大穩態溫漂值為0.070%/10℃;標準不確定度小于0.1%，重復性實驗與-30～+80℃的寬溫實驗結果同樣表明：基于該原理的傳感器具有較強的抑制溫漂能力，其指標優于國際先進水平(環境溫度范圍-20～+60℃，溫漂值0.2%/10℃)。