電容傳感器測量位移電路仿真設(shè)計及原理(編輯修改稿)
2025-07-07 21:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的輸出是電容的變化量。利用電容 C＝ε A／ d關(guān)系式通過相應的結(jié)構(gòu)和測量電路可以選擇ε、 A、 d中三個參數(shù)中，保持二個參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)， 則可以 測 我們所需的 位移。 我們選擇的 電容傳感器極板形狀 為 平板 ， 變面積差動結(jié)構(gòu)的電容式位移傳感器，差動式一般優(yōu)于單組 (單邊 )式的傳感器。它靈敏度高、線性范圍寬、穩(wěn)定性高。它是有二個 外極板 和一個 內(nèi)極板 組成的。設(shè) 極板 的位移為 x，板寬為 a，極板間距離為 d， 當動極板移動后 ,極板相對有效面積發(fā)生變化，燕 山 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書 第 6 頁 共 17 頁 對應的電容值為： ? ? 0x b a x bxCCdd???? ?? ? ?所以 靈敏度：Cbk xd??? ? ?? 此時根據(jù)實驗所需我們設(shè)計了二極管雙 T型交流電橋測量電路，如下圖： 原理說明： 當 UE為正半周時，二極管 D1導通、 D2截止，于是電容 C1充電 。在隨后負半周出現(xiàn)時，電容 C1 上的電荷通 過電阻 R1，負載電阻 RL 放電， 流過 RL的電流為 I1。 U1在負半周內(nèi)， D2導通、 D1截止，則電容 C2充電，在隨后出現(xiàn)正半周時， C2通過電阻 R2，負載電阻 RL放電，流過 RL的電流為 I2。根據(jù)上面所給的條件，則電流 I1 =I2，且方向相反，在一個周期內(nèi)流過 RL的平均電流為零。 若將二極管理想化，當電源為正半周時，電路可等效成一階電路 ： 當供電電壓是幅值為177。 UE、周期為 T、占空比為 50%的方波，可直接得到流過電容 C2的電流 iC2： 2 21 ( ) e x p( ) ( )LLCE L L L LR R R tiU R R R R R R R R R R C???? ?? ??? ? ? ??? 正半周電流 iC2的平均值 IC2可以寫成： 燕 山 大 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書 第 7 頁 共 17 頁 22 2 2 20021 1 1T LC C C ELRRI i d t i d t U CT T T R R? ?? ? ???? 同理，可得負半周時流過電容 C1的平均電流 IC1為
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