Математическая модель сенсора с открытой областью пространства
Another Title
Mathematical Model of an Open Area of Space Sensor
Bibliographic entry
Математическая модель сенсора с открытой областью пространства = Mathematical Model of an Open Area of Space Sensor / А. А. Джежора [и др.] // Приборы и методы измерений : научно-технический журнал. – 2020. – Т. 11, № 1. – С. 22-32.
Abstract
Для эффективного применения диэлектрометрических сенсоров большое значение имеет оптимизация конструктивных параметров сенсоров, таких как глубина проникновения электромагнитного поля, величина сигнала сенсора. Цель работы заключалась в построении математической модели сенсора с открытой областью пространства и расчёте его параметров. Представлены результаты расчёта основных параметров сенсора открытого пространства. Для численного 2D моделирования использованы методы интегральных уравнений и зеркальных отображений. Поверхность каждого электрода рассматривалась в виде двух параллельных ламелей. Такой подход упростил процедуру численного решения двухмерной задачи. Он позволяет выполнять расчёт электрических полей плоских слоистых сред с меньшими временными затратами, с использованием менее мощных компьютеров. Программа численных расчётов реализована в MAPLE. Проверка адекватности программы осуществлялась для сенсора, выполненного на одностороннем фольгированном тефлоне (ε1 = 2,3) толщиной b = 1,0 мм. Для сенсора выполнен расчёт электрического поля в трёхслойной среде. Расчётная картина поля показала неоднородность распределения силовых линий. Установлено, что глубина зоны контроля не зависит от металлизации поверхности сенсоров. Глубина зоны контроля для сенсора открытого типа лежит в том же диапазоне, что и глубина зоны контроля для плоских накладных измерительных конденсаторов – аналог fringing electric field (FEF) sensors (сенсоров окаймляющего электрического поля). Созданная модель позволяет проводить обоснованный выбор конструкции и параметров электроёмкостного сенсора открытого типа, определять метрологические характеристики измерительного устройства, решать вопрос технической осуществимости поставленной задачи.
Abstract in another language
For the effective use of dielectric sensors, optimization of the design parameters of the sensors, such as the depth of penetration of the electromagnetic field and the magnitude of the sensor signal, is of great importance. The purpose of the work was to build a mathematical model of a sensor with an open area of space and calculate its parameters. Results of main parameters calculations of the open space sensor are presented. Methods of integral equations and mirror images are used for numerical 2D modeling. The surface of each electrode was considered as two parallel lamellae. This approach simplified the procedure for numerically solving a two-dimensional problem. It allows you to calculate the electric fields of flat layered media with less time, using less powerful computers. The numerical calculation program is implemented in MAPLE. The program adequacy was checked for a sensor made on one-sided foil Teflon (ε1 = 2,3) with a thickness of b = 1.0 mm. The electric field was calculated for the sensor in a three-layer medium. The calculated picture of the field showed that the distribution of force lines is not uniform. It was found that the depth of the control zone does not depend on the metallization of the sensor surface. The depth of the control zone for an open-type sensor is in the same range as the depth of the control zone for flat overhead measuring capacitorsan analog of fringing electric field (FEF) sensors.
View/
Collections
- Т. 11, № 1[8]