第三章電容式傳感器-文庫(kù)吧
2025-07-05 05:29 本頁(yè)面
【正文】 ??????????????????axCxadbxCaxCxadbxC110201??第 3章 電容式傳感器 （ 2）圓柱面結(jié)構(gòu)直線位移型 lr2R2x位移? ?xC1? ?xC2rRlCCCxln20021?????? ，靜態(tài)時(shí)： 動(dòng)態(tài)時(shí)： ? ? ? ?? ? ? ? ????????????????????lxCxlrRxClxCxlrRxC1ln21ln20201????第 3章 電容式傳感器 （ 3）平面扇形變面積角位移結(jié)構(gòu) ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ? ??????????????????????????0002220002211212????????????CrRdCCrRdC? ? 022021 2 ?? rRdCCC ????靜態(tài)時(shí)： 動(dòng)態(tài)時(shí)： 第 3章 電容式傳感器 變極距型差動(dòng)電容傳感器 定片 動(dòng)片 0d 0d1C2Cd?位移動(dòng)態(tài)時(shí)： 00210 dACCCd ?????? ，靜態(tài)時(shí)： ? ?? ?????????????????????????????????????????????????????????????????dddCddCddAdCdddCddCddAdC000002000001111111??兩極板對(duì)應(yīng)的面積為 A。 第 3章 電容式傳感器 三、電容傳感器輸出特性 在差動(dòng)式平板電容器中 ， 當(dāng)動(dòng)極板位移 Δd時(shí) ， 電容器 C1的間隙 d1變?yōu)?d0Δd， 電容器 C2的間隙 d2變?yōu)?d0+Δd, 則 002001/11/11ddCCddCC??????第 3章 電容式傳感器 在 Δd/d01時(shí) , 按級(jí)數(shù)展開(kāi)得 ????????????????? ?????????? ?????????????????????? ?????????? ???????3020002302000111ddddddCCddddddCC電容值總的變化量為 ????????????????? ?????????? ??????? ?50300021 2 ddddddCCCC第 3章 電容式傳感器 電容值相對(duì)變化量為 ????????????????? ?????????? ????? ?40200012ddddddCC略去高次項(xiàng)，則 ΔC/C0與 Δd/d0近似成為如下的線性關(guān)系： 002ddCC ??? 如果只考慮 ΔC/C0式中的線性項(xiàng)和三次項(xiàng) , 則電容式傳感器的相對(duì)非線性誤差 r近似為 %100%100|/|2|)/(|220030 ????????? ??????ddddddr第 3章 電容式傳感器 非差動(dòng)型平行板電容傳感器可知， 電容的相對(duì)變化量為 00 11ddCC????當(dāng) |Δd/d0|1時(shí)，上式可按級(jí)數(shù)展開(kāi)，可得 ? ?113020000 ????????????????? ?????????? ????????ddddddddCC第 3章 電容式傳感器 由上式可見(jiàn) ， 輸出電容的相對(duì)變化量 ΔC/C0與輸入位移 Δd之間成非線性關(guān)系 ， 當(dāng) |Δd/d0|1時(shí)可略去高次項(xiàng) ， 得到近似的線性關(guān)系 ， 如下式所示： 00 ddCC ??? 00 1/ddCCK ????它說(shuō)明了單位輸入位移所引起的輸出電容相對(duì)變化的大小與 d0呈反比關(guān)系。 第 3章 電容式傳感器 如果考慮（ 1）式中的線性項(xiàng)與二次項(xiàng)， 則 ???????? ?????0001 d dd dC C由此可得出傳感器的相對(duì)非線性誤差 r為 %100%100|/| )/(0020 ???????ddddddr可以看出：差動(dòng)式傳感器的非線性誤差比單一電容傳感器的非線性誤差大大降低了 。 第 3章 電容式傳感器 四、 電容傳感器等效電路 RsLC Rp考慮了電容器的損耗和電感效應(yīng) ， Rp為并聯(lián)損耗電阻 ， 它代表極板間的泄漏電阻和介質(zhì)損耗 。 這些損耗在低頻時(shí)影響較大 ， 隨著工作頻率增高 ， 容抗減小 ，其影響就減弱 。 Rs代表串聯(lián)損耗 ， 即代表引線電阻 、 電容器支架和極板電阻的損耗 。 電感 L由電容器本身的電感和外部引線電感組成 。 第 3章 電容式傳感器 由等效電路可知 ， 它有一個(gè)諧振頻率 ， 通常為幾十兆赫 。 當(dāng)工作頻率等于或接近諧振頻率時(shí) ， 諧振頻率破壞了電容的正常作用 。 因此 ， 工作頻率應(yīng)該選擇低于諧振頻率 ， 否則電容傳感器不能正常工作 。 傳感元件的
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