[工學(xué)]4、電容式傳感器(編輯修改稿)
2025-02-15 10:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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 。 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 。 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(shí)所需時(shí)間。 第四章 電容式傳感器 111 1 2 2111 , 1xxrrUUT R C n T R C nU U U U?? ??12121 UCCCCUxxxxo ???哈爾濱工業(yè)大學(xué) 把平行板電容的公式代入上在變極板距離的情況下可得 21112oUU???????式中 , 分別為 Cx Cx2極板間距離 。 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(duì)輸出沒有影響 。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 四、運(yùn)算放大器式電路 這種線路的最大特點(diǎn)是從原理上克服單個(gè)變間隙電容式傳感器的非線性，使 輸出與輸入動(dòng)極板位移成線性關(guān)系 。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 反相放大電路 反饋元件是傳感器電容 Cx C是固定電容 電源電壓 u 理想運(yùn)放 uCCuCj Cjuxx ????)/(1)/(10 ??將 ?? /SC x ?代入 ??SuCu ??0輸出電壓與電容極板間距成線性關(guān)系，從原理上保證了變極距型電容傳感器的線性。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) LCf ?21?第四章 電容式傳感器 五、調(diào)頻電路 調(diào)頻測量電路把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分 , 當(dāng)輸入量導(dǎo)致電容量發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化。 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。 ΔC為傳感器的電容 。 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。 43 影響電容式傳感器精度的因素 及提高精度的措施 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 ? 電容傳感器的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) : 溫度穩(wěn)定性好： 自身發(fā)熱極小，電容值與電極材料無關(guān)，有利于選擇溫度系數(shù)低材料。 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。 結(jié)構(gòu)簡單 ,適應(yīng)性強(qiáng)： 可以做的非常小巧。能在高溫，低溫，強(qiáng)輻射，強(qiáng)磁場等惡劣環(huán)境中工作。 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好： 可動(dòng)部分可以做的很輕，很薄，固有頻率能做的很高。動(dòng)態(tài)響應(yīng)好?？蓽y量振動(dòng)、瞬時(shí)壓力等。 可以實(shí)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(dòng)等參數(shù)時(shí)，由于電容具有平均效應(yīng)，可以減小表面粗糙度對(duì)測量的影響。 耗能低 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 缺點(diǎn) : 輸出阻抗高，負(fù)載能力差： 電容值一般為幾十到幾百皮法，輸出阻抗很大，易受外界的干擾，對(duì)絕緣部分的要求較高（幾十兆歐以上）。 寄生電容影
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