张西良，胡国强，徐云峰,2*

(1. 江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212013；2. 蓝深集团股份有限公司, 江苏 南京 211500)

在农用物料、化工、食品、药品等工农业生产中有大量固相物料需要通过螺旋不连续定量加料的方式实现定量配料或者定量包装，其中固相物料浓度的检测对定量加料具有十分重要的意义[1-2].目前一般管道内固相物料浓度的检测方法主要有电学法、共振法、衰减法等[3].电容法具有非侵入式、响应快速、安全可靠的特性，因此选择电容传感器进行在线测量[4].

由于软场效应，检测灵敏度在电容场内各点分布不一致，即物料在空间分布的不同，将导致测量浓度产生变化[5]，使其不能满足螺旋加料管中固相物料浓度检测的实际生产要求.

针对电容传感器的软场特性，一些学者提出螺旋极板电容结构，这种螺旋电极所产生的旋转电场可以明显减小电容器的软场效应.例如：胡红利等[6]研制螺旋表面极板电容式浓度测量系统，并将其应用于气力输粉系统；张文景[7]使用有限元法对螺旋表面极板电容传感器进行仿真；基于该传感器结构，李鹏等[8]完成固相质量检测.螺旋电极结构是为得到一个尽可能均匀的检测场，上述研究中大多采用二维有限元仿真方法，忽略了电容传感器轴向边缘效应等影响.

文中以螺旋加料输送管道中固相物料浓度检测为研究对象，针对螺旋表面极板电容传感器对螺旋管中固相物料浓度检测受固相分布及流……