[工學]4、電容式傳感器(編輯修改稿)
2025-02-15 10:45 本頁面
【文章內容簡介】 方波發(fā)生器，以電容變化來調節(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 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 Q=0 Q=1C2充電 R2 UGUR A2高電平 雙穩(wěn)態(tài) 翻轉 Q=1 Q=0Q=1哈爾濱工業(yè)大學 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 uA、 uB脈沖寬度不相等時 ， 一個周期 (T1+T2)時間內的平均電壓值不為零 。 此 uAB電壓經低通濾波器濾波后 ， 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 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 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 。 當差動電容 Cx1= Cx2=C0， 即 時 ， Uo=0；若Cx1≠Cx2， 設 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 同樣， 在變面積電容傳感器中， 則有 1USSUo?? 由此可見 ， 差動脈寬調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 ， 且轉換效率高 ， 經過低通放大器就有較大的直流輸出 ，調寬頻率的變化對輸出沒有影響 。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學 四、運算放大器式電路 這種線路的最大特點是從原理上克服單個變間隙電容式傳感器的非線性，使 輸出與輸入動極板位移成線性關系 。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學 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 LCf ?21?第四章 電容式傳感器 五、調頻電路 調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 , 當輸入量導致電容量發(fā)生變化時，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化。 鑒 頻限 幅調 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 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 第四章 電容式傳感器 ? 電容傳感器的特點 優(yōu)點 : 溫度穩(wěn)定性好： 自身發(fā)熱極小，電容值與電極材料無關，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行噴鍍金或銀的工藝。 結構簡單 ,適應性強： 可以做的非常小巧。能在高溫，低溫，強輻射，強磁場等惡劣環(huán)境中工作。 動態(tài)響應好： 可動部分可以做的很輕，很薄，固有頻率能做的很高。動態(tài)響應好?？蓽y量振動、瞬時壓力等。 可以實現(xiàn)非接觸測量 ,具有平均效應： 非接觸測量回轉工件的偏心、振動等參數(shù)時，由于電容具有平均效應，可以減小表面粗糙度對測量的影響。 耗能低 哈爾濱工業(yè)大學 缺點 : 輸出阻抗高，負載能力差： 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，對絕緣部分的要求較高（幾十兆歐以上）。 寄生電容影
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