第四章電容式傳感器-文庫(kù)吧
2024-10-04 13:40 本頁(yè)面
【正文】 感器的一個(gè)重要組成部分，其主要作用為： ① 給電極提供一個(gè)合適的激勵(lì)源，以便在形成的電場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)能量變換； ② 檢測(cè)出電場(chǎng)能量的變化，形成可供實(shí)用的電信號(hào)； ③ 在可能條件下，實(shí)現(xiàn)傳感器特性的線(xiàn)性化處理與信號(hào)變換。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 電容傳感器等效電路 圖中 C為傳感器電容， RP為低頻損耗并聯(lián)電阻，它包含極板間漏電和介質(zhì)損耗， Rs為高頻、高溫、高頻激勵(lì)工作時(shí)的串聯(lián)損耗電阻，它包含導(dǎo)線(xiàn)、極板間和金屬支座等損耗電阻； L為電容器及引線(xiàn)電感； CP為寄生電容克服其影響是提高電容傳感器實(shí)用性能的關(guān)鍵之一。下面專(zhuān)門(mén)討論。可見(jiàn)在實(shí)際應(yīng)用中，特別在高頻激勵(lì)時(shí)，尤需要考慮 L的存在，會(huì)使傳感器有效電容改變，從而引起傳感器有效靈敏度的改變。在這種情況下，每當(dāng)改變激勵(lì)頻率或者更換傳輸電纜時(shí)都必須對(duì)測(cè)量系統(tǒng)重新進(jìn)行標(biāo)定。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 一、交流電橋電路 V Z1 Z2 Z3 Z4 ? △ V ? 將電容傳感器接入電橋的一個(gè)臂，不平衡電橋輸出： 為使橋路平衡，在四個(gè)橋臂上必須接入兩個(gè)電容（一個(gè)單極電容傳感器和一個(gè)固定電容，或接入差動(dòng)電容傳感器）。另外兩個(gè)橋臂接入其他阻抗元件，如：兩個(gè)電阻、兩個(gè)電感或是兩個(gè)電容。當(dāng)橋臂上接入不同的阻抗元件時(shí)，電路的靈敏度不同，一般有 、 、 ，輸出信號(hào)相移有 0176。 、 177。 90176。 、177。 180176。 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 電路的主要特 點(diǎn)： ① 必須接成差動(dòng)形式使用； ② 電橋的交流激勵(lì)源的幅值和頻率 要穩(wěn)定； ③ 要求后續(xù)電路輸入阻抗無(wú)限大。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 二、差動(dòng)脈沖寬度調(diào)制電路 差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路利用 對(duì)傳感器電容的充放電 使電路輸出脈沖的寬度隨傳感器電容量變化而變化。其基本出發(fā)點(diǎn)是構(gòu)成一個(gè)頻率穩(wěn)定的方波發(fā)生器，以電容變化來(lái)調(diào)節(jié)占空比，由此 引起平均直流分量的變化 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 雙穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器 R2 A1 A2 VD2 VD1 R1 uAB C2 C1 Q Q A G B F UR 比較器 循環(huán)工作 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 U0平均值為零 U0平均值不為零 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 設(shè) R1=R2 與電容差值成正比 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 三、運(yùn)算放大器式電路 這種線(xiàn)路的最大特點(diǎn)是從原理上克服單個(gè)變間隙電容式傳感器的非線(xiàn)性，使 輸出與輸入動(dòng)極板位移成線(xiàn)性關(guān)系 。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 反相放大電路 反饋元件是傳感器電容 Cx C是固定電容 電源電壓 u 理想運(yùn)放 將 代入 輸出電壓與電容極板間距成線(xiàn)性關(guān)系，從原理上保證了變極距型電容傳感器的線(xiàn)性。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 167。 43 影響電容式傳感器精度的因素 及提高精度的措施 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 ? 電容傳感器的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) : 溫度穩(wěn)定性好：自身發(fā)熱極小，電容值與電極材料無(wú)關(guān)，有利于選擇溫度系數(shù)低材料。 如電極的支架選用陶瓷材料，電極材料選用鐵鎳合金，近年來(lái)又采用在陶瓷或石英上進(jìn)行噴鍍金或銀的工藝。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,適應(yīng)性強(qiáng)：可以做的非常小巧。能在高溫，低溫，強(qiáng)輻射，強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣環(huán)境中工作。 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好：可動(dòng)部分可以做的很輕，很薄，固有頻率能做的很高。動(dòng)態(tài)響應(yīng)好?？蓽y(cè)量振動(dòng)、瞬時(shí)壓力等。 可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量 ,具有平均效應(yīng)：非接觸測(cè)量回轉(zhuǎn)工件的偏心、振動(dòng)等參數(shù)時(shí)，由于電容具有平均效應(yīng)，可以減小表面粗糙度對(duì)測(cè)量的影響。 耗能低 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 缺點(diǎn) : 輸出阻抗高，負(fù)載能力差：電容值一般為幾十到幾百皮法，輸出阻抗很大，易受外界的干擾，對(duì)絕緣部分的要求較高（幾十兆歐以上）。 寄生電容影響大：由于電容傳感器起的初始電容值一般較小，而連接傳感器的引線(xiàn)電纜電容（ 1~2m導(dǎo)線(xiàn)可達(dá)到 800pF），電子線(xiàn)路雜散電容以及周?chē)鷮?dǎo)體的“寄生電容”卻較大。這些電容一般是隨機(jī)變化的，將使儀器工作不穩(wěn)定，影響測(cè)量精度。因此，在設(shè)計(jì)和制作時(shí)要采取必要的有效的措施減小寄生電容的影響。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 一、溫度對(duì)電容式傳感器的影響 ? 環(huán)境溫度的改變將引起電容式變換器各零件幾何尺寸的改變，從
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1