【正文】 以 代入上式 ， 則有 (323) 式中， u0為運(yùn)算放大器輸出電壓；為信號源電壓； Cx為傳感器容量； C0為固定電容器。由式（ 323）可以看出，輸出電壓 u0與動極片機(jī)械位移 d成線性關(guān)系。 x0i0 CCuu ??dACx ??dACuu 0i0 ??? 脈沖調(diào)制電路 圖 。這種電路根據(jù)差動電容式傳感器電容 C1和 C2的大小控制直流電壓的通斷，所得方波與 C1和 C2有確定的函數(shù)關(guān)系。線路的輸出端就是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端。 當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的 Q端輸出高電平時(shí) ， 則通過 R1對 C1充電 。 直到 M點(diǎn)的電位等于參考電壓Ur時(shí) ， 比較器 N1產(chǎn)生一個(gè)脈沖 ， 使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn) ， Q端 （ A） 為低電平 ， Q端 （ B） 為高電平 。 這時(shí)二極管 V1導(dǎo)通 ， C1放電至零 ， 而同時(shí) Q端通過 R2為 C2充電 。 當(dāng) N點(diǎn)電位等于參考電壓 Ur時(shí) ， 比較器 N2產(chǎn)生一個(gè)脈沖 ， 使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)一次 。 這時(shí) Q端高平 ， C1處于充電狀態(tài) ， 同時(shí)二極管 V2導(dǎo)通 ， 電容 C2放電至零 。 以上過程周而復(fù)始 ， 在雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端產(chǎn)生一寬度受 C C2調(diào)制的脈沖方波 。 圖 。 由圖 ， 當(dāng) C1=C2時(shí) ， 兩個(gè)電容充電時(shí)間常數(shù)相等 ， 兩個(gè)輸出脈沖寬度相等輸出電壓的平均值為零 。 當(dāng)差動電容傳感器處于工作狀態(tài) ， 即 C1≠C2時(shí) ， 兩個(gè)電容的充電時(shí)間常數(shù)發(fā)生變化 ， T1正比于 C1， 而 T2正比于 C2， 這時(shí)輸出電壓的平均值不等于零 。 輸出電壓為 (324) 當(dāng)電阻 R1=R2=R時(shí) ， 則有 (325) 可見 ， 輸出電壓與電容變化成線性關(guān)系 。 121 21121 2121 10 uTTTTuTT TuTT Tu ?????121210 uCC CCu ??u 1u Au 1u Au 1t0t0u Bu 1u ABt0u 1u Ctu MT 1u Ctu NT 2u 1t0t0u Bu 1u ABt0u 1u Ctu MT 1u Ctu NT 2圖3 .2. 4 電壓波形圖 調(diào)頻電路 這種測量電路是把電容式傳感器與一個(gè)電感元件配合成一個(gè)振蕩器諧振電路。當(dāng)電容傳感器工作時(shí)，電容量發(fā)生變化，導(dǎo)致振蕩頻率產(chǎn)生相應(yīng)的變化。再通過監(jiān)頻電路將頻率的變化轉(zhuǎn)換為振幅的變化，經(jīng)放大器放大后即可顯示，這種方法稱為調(diào)頻法。圖 監(jiān)頻電路原理圖。 調(diào)頻振蕩器的振蕩頻率由下式?jīng)Q定 式中 ， L為振蕩回路電感； C為振蕩回路總電容 。 振蕩回路的總電容一般包括傳感器C0177。 △ C， 諧振回路中的固定電容 C1和傳感器電纜分布電容 CC。 以變間隙式電容器為例 ， 如果沒有被測信號 ， 則 △ d≠ 0， 則△ C≠ 0， 這時(shí) C=C1+C0+CC， 所以振蕩器的頻率為 (326) LC2 1f ??)CCL ( C21fc010 ??? ?f0一般應(yīng)選在此 MHz以上 。 當(dāng)傳感工作時(shí) ， △ d≠ 0， 則 △ C≠ 0， 振蕩頻率也相應(yīng)改變 △ f，則有 (327) 振蕩器輸出的高頻電壓產(chǎn)將是一個(gè)受被測信號調(diào)制的調(diào)制波，其頻率由式（ 327）決定。 C)CCL ( C21ffc010 ?????? ?? 消除電容傳感器寄生電容的方法 增加初始電容值 采用增加初始電容值的方法可以使寄生電容相對電容傳感器的電容量減小 。 可采用減小極片或極筒間的間距 ， 如平板式間距可減小為 ， 圓筒式間距可減小為 ， 增加工作面積或工作長度來增加原始電容值 ， 但此種方法要受到加工和裝配工藝 、 精度 、 示值范圍 、擊穿電壓等限制 ， 一般電容變化值在 10 3～ 103pF之間 。 集成法 將傳感器與電子線路的前置級裝在一個(gè)殼體內(nèi) ， 省去傳感器至前置級的電纜 ， 這樣 ， 寄生電容大為減小而且固定不變 ， 使儀器工作穩(wěn)定 。 但這種做法因電子元器件的存在而不能在高溫或環(huán)境惡劣的地方使用 。 也可利用集成工藝 ， 把傳感器和調(diào)理電路集成于同一芯片 ， 構(gòu)成集成電容傳感器 。 采用 “ 驅(qū)動電纜 ” 技術(shù) 如圖 ，在電容傳感器和放大器之間采用雙層屏蔽電纜，并接入增益為 1的驅(qū)動放大器，這種接法使得內(nèi)屏蔽與芯線等電位，消除了芯線對內(nèi)屏蔽的容性漏電，克服了寄生電容 的影響，而內(nèi)外層之間的電容變成了驅(qū)動放大器的負(fù)載，因此，驅(qū)動放大器是一個(gè)輸入阻抗很高，具有容性負(fù)載，放大倍數(shù)為 1的同相放大器。該方法的難點(diǎn)在于要在很寬的頻帶上實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)等于 1，且輸入輸出的相移為零。 運(yùn)算放大器驅(qū)動法 如圖 ， 采用驅(qū)動電纜法消除寄生電容 ， 要在很寬的頻帶上嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)等于 1， 且輸入輸出的相移為零 ， 這是設(shè)計(jì)的難點(diǎn) 。 而采用運(yùn)算放大器驅(qū)動法可有效的解決這一難題 。 圖中 ， （ Aa） 為驅(qū)動電纜放大器 ， 其輸入是 （ A） 放大器的輸出 ， （ Aa） 放大器的輸入電容為 (A)放大器的負(fù)載 ， 因此無附加電容和 CX并聯(lián) ， 傳感器電容 CX兩端電壓為： UCX=U01U02=U01（ A U01） =（ 1+A） U01 （ 1） ； 放大器 （ Aa） 的輸出電壓為： U03= AaU02 = AAaU01 （ 2） ； 為實(shí)現(xiàn)電纜芯線和內(nèi)層屏蔽等電位 ， 應(yīng)使 UCX=U03 ； 于是可以得到 （ 1+A） U01 = A Aa U01 ； 即 Aa =1+(1/A) （ 3） 運(yùn)算放大器驅(qū)動法無任何附加電容，特別適用于傳感器電容很小的檢測電路。 圖 運(yùn)算放大器驅(qū)動消除寄生電容原理示意圖 整體屏蔽法 以差動電容傳感器為例，說明整體屏蔽法。如圖 ， CXI、 CX2為差動電容， U為電源， A為放大器。整體屏蔽法是把整個(gè)電橋（包含電源電纜等）一起屏蔽起 來，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于接地點(diǎn)的合理設(shè)置。采用把接地點(diǎn)放在兩個(gè)平衡電阻 R R2之間，與整體屏蔽共地。這樣，傳感器公用極板與屏蔽之間的寄生電容 C1與 測量放大器的輸入阻抗并聯(lián)，從而可把 C1視作放大器的輸入電容。 由于放大器的輸入阻抗應(yīng)具有極大的值， C1的并聯(lián)也不希望存在，但它只是影響靈敏度而已。 另外的兩個(gè)寄生電容 C C4并聯(lián)在橋臂 R R2上，會影響電橋的初始平衡和整體靈敏度，并不影響電橋的正常工作。因此寄生參數(shù)對傳感器電容的影響基本消除。 圖 整體屏蔽消除寄生電容原理示意圖 電容式傳感器的應(yīng)用 在物位測控中的應(yīng)用 LP5000系列電容物位變送器 在石油、化工、電力、食品、水處理、冶金、水泥等的生產(chǎn)過程中，有許多的液位、料位需要測量，但是一些高壓、真空、高溫、低溫、密封罐內(nèi)的酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕 液體、強(qiáng)震動等的液位、料位測量，卻是許多種類的物、液位計(jì)望塵莫及的。 LP5000系列電容式物位變送器有多種結(jié)構(gòu)，可以使用于導(dǎo)電、絕緣的液體或固體顆粒的工作介質(zhì)中。不但適用于普通的液體、固體顆粒的容器、槽、筒倉或 料斗的遠(yuǎn)距離連續(xù)料位測量。而且本產(chǎn)品以其能耐受惡劣的使用環(huán)境、高可靠等特點(diǎn)，可以應(yīng)用于其它物、液位計(jì)工作困難的高壓、真空、高溫、低溫、強(qiáng)腐蝕液 體、強(qiáng)震動等環(huán)境的液位、料位測量。 1) 型號說明 傳感器類型： AJ PTFE絕緣棒式傳感器； AL裸露棒式傳感器； BJ PTFE絕緣同軸接地管式傳感器； BL裸露同軸接地管式傳感器； CJPTFE絕緣纜式傳感器； CL裸露纜式傳感器； DJPTFE絕緣 H型棒式傳感器； DL裸露 H型棒式傳感器。防爆類型： P普通型； I安全型。適用壓力： N常壓； C— 高壓。測量范圍： * * *用具體阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位 mm。適用介質(zhì)溫度： L低溫； T常溫； H高溫。與容器連接安裝形式： 27M27 2螺紋連接；33M33 2螺紋連接； 65DN65法蘭連接。附件（由用戶指定）沒有：不帶表頭； M1帶現(xiàn)場指示表； M3帶 3 1/2LCD表。