第四章電容式傳感器-全文預(yù)覽
【正文】 改變，帶來溫度誤差。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 為減小這種誤差 ① 一般盡量選取溫度系數(shù)小和溫度系數(shù)穩(wěn)定的材料。因此，在設(shè)計和制作時要采取必要的有效的措施減小寄生電容的影響。 可以實現(xiàn)非接觸測量 ,具有平均效應(yīng)：非接觸測量回轉(zhuǎn)工件的偏心、振動等參數(shù)時，由于電容具有平均效應(yīng)，可以減小表面粗糙度對測量的影響。能在高溫，低溫，強(qiáng)輻射，強(qiáng)磁場等惡劣環(huán)境中工作。 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。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 二、差動脈沖寬度調(diào)制電路 差動脈沖調(diào)寬電路利用 對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。 、177。另外兩個橋臂接入其他阻抗元件，如：兩個電阻、兩個電感或是兩個電容。下面專門討論。 δ δ C1 C2 動極板上移 Δδ 1，則C1增大， C2減小，初始電容用 C0來表示，則 ： 差動電容器輸出： 忽略高次項： 靈敏度提高一倍，非線性誤差減小。 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 時，展開為級數(shù)形式 因 ，忽略高次項 上式表明，在 條件下，電容的變化與極板 間距變化量近似是線性關(guān)系。 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 二、變介電常數(shù)型電容傳感器 （主要測量厚度、液位、介值的溫度和濕度等） x h 2r 2R ε0 ε1 類型 1： 被測液體的液面在電容式傳感器元件的兩同心同柱型電極間變化時，引起極間不同介電常數(shù)的高度發(fā)生變化，導(dǎo)致電容的改變。而圓柱形結(jié)構(gòu)受極板徑向變化的影響很小，成為實際中最常用的結(jié)構(gòu)。如果保持其中的兩個參數(shù)不變 ， 而僅改變另一個參數(shù) ，就可把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化 。哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 第四章 電容式傳感器 電容式傳感器是將被測參數(shù)變換成電容量的測量裝置。 41 電容式傳感器的工作原理 工作原理：將被測量轉(zhuǎn)化為電容量的變化實現(xiàn)測量 實質(zhì)上相當(dāng)于具有可變參數(shù)的電容器 應(yīng)用范圍 :位移、壓力、加速度、液位、成份含量等測量 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 兩平行極板組成的電容器 ,當(dāng)忽略邊緣效應(yīng)時，它的電容量為 : + + + δ S ? 當(dāng)被測量 δ、 S或 ε發(fā)生變化時 ， 都會引起電容的變化 。 靈敏度： （主要用來測直線位移、角位移和尺寸等參數(shù)） 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 線位移 角位移 單組式 差動式 平板結(jié)構(gòu)對極距變化特別敏感，測量精度受到影響。 （因為以上的推導(dǎo)是在忽略邊緣效應(yīng)的情況下進(jìn)行的）。 液面高度 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 當(dāng)某種介質(zhì)在兩固定極板間運(yùn)動時，電容輸出與介質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系為： d — 運(yùn)動介質(zhì)的厚度（ m） 可見： ①若厚度 d 保持不變，介電常數(shù) εr 改變（如濕度變化），可做成濕度傳感器； ②若 εr不變，可做成測厚傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 三、變極板間距型電容傳感器 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) δ ε S 動極板 定極板 若極板間距減小 △ δ，則電容將增大 △ C。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 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 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、高頻激勵工作時的串聯(lián)損耗電阻，它包含導(dǎo)線、極板間和金屬支座等損耗電阻； L為電容器及引線電感； CP為寄生電容克服其影響是提高電容傳感器實用性能的關(guān)鍵之一。 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臂，不平衡電橋輸出： 為使橋路平衡，在四個橋臂上必須接入兩個電容（一個單極電容傳感器和一個固定電容，或接入差動電容傳感器）。 90176。 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 必須接成差動形式使用； ② 電橋的交流激勵源的幅值和頻率 要穩(wěn)定； ③
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