[工學(xué)]自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)梁森版第五章-wenkub
2023-04-06 02:27:47 本頁面
【正文】 －聚四氟乙烯套管 6－頂蓋 7－絕緣底座 8－信號(hào)傳輸屏蔽電纜 電容 Ch與液面高度 h (從管狀電極底部算起 )的關(guān)系式為 式中 h 1:電容器極板高度； r：內(nèi)圓管狀電極的外半徑； R：外圓管狀電極的內(nèi)半徑； h：不考慮安裝高度時(shí)的液位 。又如， 當(dāng)空氣濕度變化，介質(zhì)吸入潮氣（ εr水 =80）時(shí)，電容將發(fā)生較大的變化。 差動(dòng)式電容傳感器特性曲線 1上面的電容特性 2下面的電容特性 3差動(dòng)特性 線性好，靈敏度高 A1 A2 C1 C2 1上、下外電極引線 2接地電極 三、變介電常數(shù)式 因?yàn)楦鞣N介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)不同，所以在電容器兩極板間插入不同介質(zhì)時(shí)，電容器的電容量也就不同。 a） 結(jié)構(gòu)示意圖 b）電容量與極板距離的關(guān)系 1— 定極板 2— 動(dòng)極板 3－彈性膜片 變極距式電容傳感器的特性及靈敏度 設(shè)初始極距為 d0，當(dāng)動(dòng)極板向上位移時(shí)，極板間距減小了 x值后，其電容變大。這一類傳感器多用于檢測(cè)直線位移、角位移、尺寸等參量。 平行板形變面積式電容傳感器的容量變化 設(shè)兩極板原來的遮蓋長(zhǎng)度為 a0，極板寬度為 b，極距固定為 d0，當(dāng)動(dòng)極板隨被測(cè)物體向左移動(dòng) x后，兩極板的遮蓋面積 A將減小，電容也隨之減小，電容 Cx 為 式中 C0—— 初始電容值 在變面積電容傳感器中， 電容 Cx與直線位移 x成正比 。 一、變面積式電容傳感器 C C C d0 A? ? x x d0 1－定極板 2－動(dòng)極板 3－外圓筒 4－內(nèi)圓筒 5－導(dǎo)軌 6－測(cè)桿 7－被測(cè)物 8— 水平基準(zhǔn) 變面積式電容傳感器簡(jiǎn)析 圖 a是 平板形直線位移式結(jié)構(gòu) ，其中極板 1可以左右移動(dòng)，稱為動(dòng)極板。在 基板面積較小時(shí)，將引起測(cè)量誤差 。 變?nèi)荻O管在收音機(jī)中的應(yīng)用 并聯(lián)在變?nèi)荻O管兩端的反向偏置電壓越大， PN結(jié)就越厚，上下極板（ P極和 N極）的“間距”就越大，等效電容就越小，收音機(jī)諧振電路的頻率就越低。 （ 3） 所需的激勵(lì)源功率小 ，本身發(fā)熱問題可不予考慮。還介紹 硅微機(jī)械加工技術(shù) 制作的擺式硅微電容加速度傳感器， 電容接近開關(guān) ，以及壓力、液位、流量 的基本概念，測(cè)量方法等。 電容傳感器工作原理及結(jié)構(gòu)形式 電容傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 電容傳感器的應(yīng)用 壓力、液位和流量的測(cè)量 第五章 電容傳感器 目錄 進(jìn)入 進(jìn)入 進(jìn)入 進(jìn)入 第一節(jié) 電容式傳感器的 工作原理及結(jié)構(gòu)形式 電容傳感器以各種類型的電容器作為傳感器元件，將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容量的變化，再經(jīng)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓、電流或頻率。 （ 4） 動(dòng)態(tài)響應(yīng)比電感傳感器快 。 第一節(jié) 電容式傳感器的工作原理 及結(jié)構(gòu)形式 電容傳感器的工作原理可以用平板電容器來說明。 三種類型的電容傳感器 在 A、 d、 ε三個(gè)參量中，改變其中任意一個(gè)量，均可使電容 C 改變 。極板 2固定不動(dòng)，稱為定極板。 0000(a ) 1 xbx xCCda? ???? ? ?????000a bCd??角位移式的結(jié)構(gòu) 1動(dòng)極板 2定極板 極板 2的軸由被測(cè)物體帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)一個(gè)角位移 ? 度時(shí)，兩極板的遮蓋面積 A 就減小，因而電容量也隨之減小。 CA A 1實(shí)際特性 2理論特性 二、變極距式電容傳感器 當(dāng)動(dòng)極板受被測(cè)物體作用引起位移時(shí)，改變了兩極板之間的距離 d，從而使電容量發(fā)生變化。設(shè)，則有 電容 Cx與位移 x不是線性關(guān)系，其靈敏度 Kx不為常數(shù)： 差動(dòng)式電容傳感器 a）差動(dòng)變極距式 b）差動(dòng)變面積式 1－動(dòng)極板 2－定極板 差動(dòng)電容傳感器的靈敏度提高近一倍，線性也得到改善。 幾種介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù) 變介電常數(shù)式電容傳感器 當(dāng)某種被測(cè)介質(zhì)處于兩極板間時(shí)，介質(zhì)的厚度 δ越大，電容 Cδ也就越大。因此該電容器又可作為空氣相對(duì)濕度傳感器 。ε0：真空介電常數(shù) （ 空氣的介電常數(shù)與之相近 ） ； εr1：被測(cè)液體的相對(duì)介電常數(shù)； ε1：被測(cè)液體的介電常數(shù)； ε1=εr1ε0。 聚四氟乙烯外套 第二節(jié) 電容式傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 常見的有 變壓器橋式電路 、 雙 T電橋電路 、脈沖寬度調(diào)制電路 、 FM調(diào)頻電路 等。 脈沖調(diào)制 電路分析 當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的 Q端輸出為高電平時(shí)， A點(diǎn)通過 R1對(duì) C1充電 ， F點(diǎn)電位逐漸升高。 當(dāng) G點(diǎn)電位超過 UR時(shí)，比較器 A2產(chǎn)生一個(gè)“置 1脈沖” ， 使觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)， A點(diǎn)恢復(fù)為高電位， B點(diǎn)恢復(fù)為低電位 。 VD VD2為特性完全相同的兩只二極管 ,固定電阻 R1=R2=R， C C2為傳感器的兩個(gè)差動(dòng)電容，初始值 C1=C2 。 二極管雙 T形交流電橋電路分析 在初始狀態(tài) ， 由于 C1=C2， 所以電流 i1=i2， 且方向相反 ， 在一個(gè)周期內(nèi)流過 RL的平均電流 IL=0。 選取 Ui的幅值高于二極管死區(qū)電壓的 10倍以上 ， 可使二極管 VD VD2工作在線性區(qū)域 。 第三節(jié) 電容式傳感器的應(yīng)用 電容器的容量受三個(gè)因素影響，即： 極距 x、 相對(duì)面積 A 和 極間介電常數(shù) ? 。 液位限位傳感器與液位變送器的區(qū)別 在于：它 不給出模擬量 ，而是 給出開關(guān)量 。正常使用時(shí)，當(dāng)水位 高于該點(diǎn)后，即可發(fā)出報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)。 中間層多晶硅是一個(gè)可以上下微動(dòng)的振動(dòng)片 ， 左端固定在襯底上，所以相當(dāng)于懸臂梁 。 技術(shù)指標(biāo)： 靈敏度： 500mV/g ， 量程： 10g， 頻率范圍： ， 安裝諧振點(diǎn)： 8kHz ， 分辨力： ， 重量： 200g ，
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