[工學(xué)]4、電容式傳感器(文件)
【正文】 ?特點(diǎn) 差動(dòng)脈寬調(diào)制電路 運(yùn)放式電路 調(diào)頻電路 優(yōu)缺點(diǎn) 邊緣效應(yīng)的影響及消除 寄生電容的影響及消除 二極管雙 T形電路 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 167。第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 高壓側(cè)進(jìn)氣口 低壓側(cè)進(jìn)氣口 電子線路位置 內(nèi)部不銹鋼膜片的位置 第四章 電容式傳感器 電容式差壓變送器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 總電容 C=C1+C2，帶材厚度發(fā)生變化時(shí)， C變化，帶材的振動(dòng)不影響測量精度。不僅可作液位控制器，還能用于連續(xù)測量。當(dāng)相對濕度增大時(shí)，吸濕性介質(zhì)吸收空氣中的水蒸氣，使兩塊電極之間的介質(zhì)相對介電常數(shù)大為增加（水的相對介電常數(shù)為 80），所以電容量增大。 167。絕對測量和相對測量相互轉(zhuǎn)換。絕對測量和相對測量相互轉(zhuǎn)換。絕對測量和相對測量相互轉(zhuǎn)換。 透射式 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 數(shù)顯卡尺 公 /英制轉(zhuǎn)換 , 任意位置置零。運(yùn)行時(shí)，傳感器的兩個(gè)電極柵片相對安裝，其中暗區(qū)域是兩個(gè)電極柵的重疊面積，從而形成一對隨位移反向變化的差動(dòng)電容器 C1和 C2。其工作電壓為 ～ ，加速度測量范圍為數(shù)個(gè) g，可輸出與加速度成正比的電壓也可輸出占空比正比于加速度的 PWM 脈沖。依此原理還可進(jìn)行其它形式的物位測量。 CH 相當(dāng)于當(dāng)前膜片位置與平直位置間的電容 CA和 C0的串聯(lián)；而 C0又可看成是膜片上部電容 CL與的 CA串聯(lián)。同時(shí)放大器的高輸入阻抗又起到阻抗匹配的作用。而發(fā)散的邊緣電場發(fā)生在等位環(huán)的外周不影響工作。 當(dāng)考慮電場的邊緣效應(yīng)時(shí)，情況要復(fù)雜的多，邊緣效應(yīng)的影響 相當(dāng)于傳感器并聯(lián)一個(gè)附加電容 ， 引起了傳感器靈敏度下降和非線性增加 。 這種溫度誤差可用后接的測量線路進(jìn)行一定的補(bǔ)償，而完全消除是困難的?；驑O板直接在陶瓷、石英等絕緣材料上蒸鍍一層金屬膜來代替。這一點(diǎn)對于空間隙電容式傳感器來說更顯重要，因?yàn)槌跏奸g隙都很小，約幾十微米至幾百微米之間。 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電纜電容（ 1~2m導(dǎo)線可達(dá)到 800pF），電子線路雜散電容以及周圍導(dǎo)體的“寄生電容”卻較大。動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。 如電極的支架選用陶瓷材料，電極材料選用鐵鎳合金，近年來又采用在陶瓷或石英上進(jìn)行噴鍍金或銀的工藝。 鑒 頻限 幅調(diào) 頻 振蕩 器Cx電 容傳 感 器放 大式中： L——振蕩回路的電感； C——振蕩回路的總電容 ， C=C1+C2+Cx， 其中 C1為振蕩回路固有電容 , C2為傳感器引線分布電容 , Cx=C0177。 當(dāng)差動(dòng)電容 Cx1= Cx2=C0， 即 時(shí) ， Uo=0；若Cx1≠Cx2， 設(shè) Cx1 Cx2 ， 即 , 則有 1oUU????第四章 電容式傳感器 21??、21? ? ???12 ,? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?哈爾濱工業(yè)大學(xué) 同樣， 在變面積電容傳感器中， 則有 1USSUo?? 由此可見 ， 差動(dòng)脈寬調(diào)制電路適用于變極板距離以及變面積差動(dòng)式電容傳感器 ， 并具有線性特性 ， 且轉(zhuǎn)換效率高 ， 經(jīng)過低通放大器就有較大的直流輸出 ，調(diào)寬頻率的變化對輸出沒有影響 。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，以電容變化來調(diào)節(jié)占空比，由此 引起平均直流分量的變化 。 當(dāng) U幅值較高 ， 使二極管 VD VD2工作在線性區(qū)域時(shí) ， 測量的非線性誤差很小 。 正半周等效電路： R2RLR1+I2C21?LELR URR二端口網(wǎng)絡(luò) 根據(jù)一階電路的三要素法分析 22 2 20211T LC C ELRRI i d t U CT T R R?????Q： 等效前后流經(jīng)RL的電流是否等效 ? 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 若 C1≠C2, I1≠I2, 此時(shí)在一個(gè)周期內(nèi)通過 RL上的平均電流不為零 ， 因此產(chǎn)生輸出電壓 ， 輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)平均值為 12()Lo C CLRRU I IRR???輸出電壓 Uo不僅與電源電壓幅值和頻率有關(guān)，而且與 T形網(wǎng)絡(luò)中的電容 C1和 C2的差值有關(guān)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 上文回顧 ? 電感式傳感器 ?感應(yīng)同步器 ?原理 ?信號處理方法 ? 電容傳感器 ?原理 ?測量電路 交流電橋 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 供電是高頻電源 ， 它提供了幅值為 177。 、 177。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。 液面高度 0 1 02 1 2 12 2 ( )l n ( ) l n ( )xhhCr r r r? ? ? ? ???＝哈爾濱工業(yè)大學(xué) 類型 2： 第四章 電容式傳感器 δ d 面積 S 氣隙 0r? ? ???當(dāng)某種介質(zhì)在兩固定極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容輸出與介質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系為： d — 運(yùn)動(dòng)介質(zhì)的厚度 可見：
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