傳感器之三ppt課件(2)(編輯修改稿)
2025-05-25 22:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 鑒頻器181。 198。 247。 限幅放大器 xC fuΔΔL 振蕩器 fΔ u?調(diào)頻式測量電路原理框圖 當被測信號為 0時 ， Δ C=0， 則 C=C1+C2+C0， 所以振蕩器有一個固有頻率 f0, 其表示式為 : LCCCf )(210210 ??? ? 當被測信號 不為 0時 ， Δ C≠0 ， 振蕩器頻率有相應變化， 此時頻率為 : ffLCCCCf ??????? 0021 )(21?? 調(diào)頻電容傳感器測量電路具有 較高的 靈敏度 ， 可以測量高至 級位移變化量 。 信號的輸出易于用數(shù)字儀器測量 ，并與計算機 通訊 。 抗干擾能力強 ， 可以發(fā)送 、 接收 ， 以達到遙測 遙控的目的 。 缺點 :電纜電容的影響大 ,易受溫度變化的影響 . 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 。 反相放大電路 ,增益很大 反饋元件是傳感器電容 Cx C是固定電容 輸入阻抗很高 理想運放 : 對 極距變化型電容傳感器 , 將 代入得 : uCCuCj Cjuxx ????)/(1)/(10 ???? /SC x ? ??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。 電容傳感器的特點 優(yōu)點 : ① 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。如噴鍍金或銀陶瓷或石英。 ② 結(jié)構(gòu)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 。 ③ 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。 ④ 可以實現(xiàn)非接觸測量 ,具有平均效應 ：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，可以減小表面粗糙度對測量的影響。 ⑤ 耗能低 ? 缺點 ① 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）。 ② 寄生電容影響大 ：由于電容傳感器的初始電容值一般較小，而連接傳感器的 引線電纜電容 （ 12m導線可達到 800pF）， 電子線路雜散電容 以及 周圍導體的 “ 寄生電容 ” 卻較大 。這些電容一般是隨機變化的，將使儀器工作不穩(wěn)定，影響測量精度。因此，在設計和制作時要采取必要的有效的措施減小寄生電容的影響。 溫度對電容式傳感器的影響 環(huán)境溫度的改變將引起電容式變換器各 零件幾何尺寸的改變 ，從而導致 電容極板間隙或面積發(fā)生改變 ， 產(chǎn)生附加電容變化 。 這一點對于 變間隙電容式傳感器 來說更顯重要，因為初始間隙都很小，約幾十微米至幾百微米之間。溫度變化使各零件尺寸變化，可能導致對本來就很小的間隙產(chǎn)生很大的相對變化，從而引起很大的 溫度特性誤差。 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 。如絕 緣材料 采用 石英、陶瓷 等，金屬材料選用低膨脹系數(shù)的鎳鐵合金 ?；?極板 直接在 陶瓷、石英 等絕緣材料上蒸鍍一層 金屬膜 來代替。 ② 采用 差動對稱結(jié)構(gòu)， 并 在測量線路中對溫度誤差加以補償。 ?溫度變化對介質(zhì)介電常數(shù)的影響 使傳感器電容改變，帶來溫度誤差。溫度對介電常數(shù)的影響隨介質(zhì)不同而異。 這種溫度誤差可用后接的 測量線路進行一定的補償 ，而 完全消除是困難的。 （絕緣性能） 電容變換器的 容抗都很高 ，特別是 在激勵電壓頻率較低時 ，在與測量線路配接時，當兩極板間 總的漏電阻若與容抗相近 ，就必須考慮分路作用對系統(tǒng)總靈敏度的影響。 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。 ?邊緣效應 理想條件下，平行板電容器的電場均勻分布于兩極板所圍成的空間，這僅是簡化電容量計算的一種假定。 當考慮電場的邊緣效應時，情況要復雜的多，邊緣效應的影響 相當于傳感器并聯(lián)一個附加電容，引起了傳感器靈敏度下降和非線性增加。 ① 為克服邊緣效應，首先應增大 初始電容量 C0，即 增大極板面積，減小極板間隙 。 ② 在結(jié)構(gòu)上增設 等位環(huán) 來消除邊緣效應。 均勻電場 等位環(huán) 電極
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