变介电常数电容式雨量传感器设计与研制

摘要

为了解决常规雨量传感器容易被尘土阻塞的问题,设计了基于变介电常数电容原理的雨量传感器,其由雨水收集器、挡板、倾斜电容测量管和竖直管构成.首先,分析了变介电常数电容测量雨量原理.随着雨水强度的变化,雨水流厚度与空气厚度随着变化,导致电容两圆环型电极之间的电场的分布发生改变,通过检测电容值的变化并利用雨量计算算法测量雨量值.然后,利用ANSYS软件对电容检测结构进行了仿真,分析了不同的极板长度和间距对传感器电容值的影响,确定了极板参数.最后,对设计的雨量传感器进行了温度补偿研究,通过差分结构与算法补偿减小了温度对于电容值的影响.实验结果表明设计的电容式雨量传感器在0ml/s到60ml/s流量范围电容值随着雨水流量的增大而增大.所设计的电容雨量传感器中直接流动的雨水防止了尘土的沉积,可以用来测量低强度范围内的雨量.