[工學(xué)]4、電容式傳感器(存儲版)
【正文】 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 供電是高頻電源 ， 它提供了幅值為 177。 當(dāng) U幅值較高 ， 使二極管 VD VD2工作在線性區(qū)域時 ， 測量的非線性誤差很小 。 當(dāng)差動電容 Cx1= Cx2=C0， 即 時 ， 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 ， 差動脈寬調(diào)制電路適用于變極板距離以及變面積差動式電容傳感器 ， 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 。 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行噴鍍金或銀的工藝。 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?；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。 當(dāng)考慮電場的邊緣效應(yīng)時，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)一個附加電容 ， 引起了傳感器靈敏度下降和非線性增加 。同時放大器的高輸入阻抗又起到阻抗匹配的作用。依此原理還可進行其它形式的物位測量。運行時，傳感器的兩個電極柵片相對安裝，其中暗區(qū)域是兩個電極柵的重疊面積，從而形成一對隨位移反向變化的差動電容器 C1和 C2。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。當(dāng)相對濕度增大時，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。第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 高壓側(cè)進氣口 低壓側(cè)進氣口 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， C變化，帶材的振動不影響測量精度。 ① .增加原始電容值 ② .注意傳感器的接地和屏蔽（右圖） ③ .將傳感器與電子線路的前置級裝在一個殼體內(nèi)（集成化） 減小寄生電容的方法 固定極筒 屏蔽殼 可動極筒 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 在電容傳感器與測量線路前置極間 采用雙層屏蔽電纜 。 這主要是 采用高質(zhì)量的絕緣材料及采用合理的結(jié)構(gòu)加以解決 。 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。 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。 電路的振蕩頻率為： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 167。 此 uAB電壓經(jīng)低通濾波器濾波后 ， 可獲得 Uo輸出 21211 TTTTUUUUBAo ?????式中： U1——觸發(fā)器輸出高電平； T T2——Cx Cx2充電至 Ur時所需時間。 第四章 電容式傳感器 21 1 10211T LC C ELRRI i d t U CT T R R?????負(fù)半周同理可得： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電路特點： 線路簡單 ， 可全部放在探頭內(nèi) ， 減小了分布電容的影響 。 。 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 C0為傳感器電容， Rg為低頻損耗并聯(lián)電阻，它包含極板間漏電和介質(zhì)損耗， r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。 圓柱形線位移型電容器的電容量為： 2r1rl212l n ( )lCrr???當(dāng)兩筒相對移動 時，電容的變化量： l?02 1 2 1 2 12 2 ( ) 2l n ( / ) l n ( / ) l n ( / )l l l l lCCr r r r r r l? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?靈敏度： 0gCCkll????哈爾濱工業(yè)大學(xué) 可見變面積式電容傳感器輸出是線性的，靈敏度為一常數(shù)。 + + + 0 r SSC ?????????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。它的基本工作原理是基于物體間的電容量及其結(jié)構(gòu)的參數(shù)之間的關(guān)系。 ③為改善非線性，可以采用差動式。 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 三、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
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