【正文】 ε1－液體介質(zhì)介電常數(shù)； ε0－空氣中介電常數(shù)（ F/m）； h－電極板總長度（ m）； r1－內(nèi)電極板外徑（ m）； r2－外電極板內(nèi)徑（ m） 。 167。而圓柱形結(jié)構(gòu)受極板徑向變化的影響很小，成為實(shí)際中最常用的結(jié)構(gòu)。 180176。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 雙穩(wěn) 態(tài)觸 發(fā)器 R2 A1 A2 VD2 VD1 R1 uAB C2 C1 Q Q A G B F Ur 比較器 循環(huán)工作 + + R S 觸發(fā)器高電平電壓為： U1 Q=1 C1充電 R1 UFUR A1高電平 雙穩(wěn)態(tài) 翻轉(zhuǎn) Q=0 Q=1C2充電 R2 UGUR A2高電平 雙穩(wěn)態(tài) 翻轉(zhuǎn) Q=1 Q=0Q=1哈爾濱工業(yè)大學(xué) uAU1ouBU1ouA BouFoUrT1U1uGUroT2tttttuAU1otuBU1ouA BUoouFUrouGUroT2T1tttt第四章 電容式傳感器 U0平均值為零 U0平均值不為零 哈爾濱工業(yè)大學(xué) uA、 uB脈沖寬度不相等時(shí) ， 一個(gè)周期 (T1+T2)時(shí)間內(nèi)的平均電壓值不為零 ?？蓽y(cè)量振動(dòng)、瞬時(shí)壓力等。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 二、漏電阻的影響（絕緣性能） 電容變換器的容抗都很高，特別是在激勵(lì)電壓頻率較低時(shí)，在與測(cè)量線路配接時(shí)，當(dāng)兩極板間總的漏電阻若與容抗相近，就必須考慮分路作用對(duì)系統(tǒng)總靈敏度的影響。 CA CL CH C0 PH PL CA CL CH C0 C0 CA 等效電路 00000 CCCCCCCCCCCCCCCAAHAALLALA??????? 。深度測(cè)桿 公 /英制轉(zhuǎn)換 , 任意位置置零。傳感器仍采用傳統(tǒng)差動(dòng)變壓器測(cè)量電路，但通過將電容極板刻成柵狀提高了測(cè)量精度并實(shí)現(xiàn)了大位移測(cè)量。 ④ .采用“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù) 等電位屏蔽法 測(cè)量電路 前置級(jí) + ? 1:1 內(nèi)層屏蔽 外層屏蔽 Cx 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 ⑤ .采用運(yùn)算放大器法 所謂整體屏蔽是將整個(gè)電橋 (包括電源、電纜等）統(tǒng)一屏蔽起來，其關(guān)鍵在于正確選取接地點(diǎn)。 ② 采用差動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，并在測(cè)量線路中對(duì)溫度誤差加以補(bǔ)償。 結(jié)構(gòu)簡單 ,適應(yīng)性強(qiáng)： 可以做的非常小巧。 電路的輸出阻抗與電容 C C2無關(guān) ， 而僅與 R R2及 RL有關(guān) ， 約為 1~100kΩ。當(dāng)橋臂上接入不同的阻抗元件時(shí)，電路的靈敏度不同，一般有 、 1，輸出信號(hào)相移有 0176。 ③為改善非線性，可以采用差動(dòng)式。 + + + 0 r SSC ?????????哈爾濱工業(yè)大學(xué) δ ε S 動(dòng)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 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(lì)工作時(shí)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(shí)用性能的關(guān)鍵之一。 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(diǎn)： 線路簡單 ， 可全部放在探頭內(nèi) ， 減小了分布電容的影響 。 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。 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。 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(jí)裝在一個(gè)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(dòng)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(cè)量線路前置極間 采用雙層屏蔽電纜 。當(dāng)相對(duì)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(duì)介電常數(shù)大為增加（水的相對(duì)介電常數(shù)為 80），所以電容量增大。絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量相互轉(zhuǎn)換。依此原理還可進(jìn)行其它形式的物位測(cè)量。 當(dāng)考慮電場(chǎng)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 。 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