[工學(xué)]電容式傳感器-資料下載頁
2025-02-16 15:29本頁面
【正文】 增設(shè)等位環(huán)。 邊緣效應(yīng)所引起的非線性與變極距型電容傳感器原理上的非線性正好相反，因此在一定程度上起了補(bǔ)償作用，但這是犧牲了靈敏度來改善傳感器的非線性。 圖 45 帶有等位環(huán)的平板電容傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 寄生電容與傳感器電容相關(guān)聯(lián)，影響傳感器的靈敏度，而它的變化則為虛假信號(hào)影響儀器的精度，必須消除和減小它。 消除和減小寄生電容可采用如下方法 ： ? 增加原始電容值可減小寄生電容的影響。 ? 注意傳感器的接地和屏蔽。 ? 將傳感器與電子線路的前置級 (集成化 )裝在一個(gè)殼體內(nèi)，省去傳感器至前置級的電纜。 ? 采用 “ 驅(qū)動(dòng)電纜 技術(shù) (也稱 雙層屏蔽等位傳輸 技術(shù) )。 圖 47 “驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)電原理圖 ? 采用運(yùn)算放大器法 圖 48 運(yùn)算放大器法電原理圖 ? 整體屏蔽法 圖 49 兩個(gè)整體屏蔽法例子 ? 屏蔽和接地。 ? 增加原始電容值以降低容抗。 ? 導(dǎo)線和導(dǎo)線要離得遠(yuǎn)，以減小導(dǎo)線間分布電容的靜電感應(yīng)。導(dǎo)線要盡可能短，最好成直角排列，必須平行排列時(shí)可采用同軸屏蔽線。 ? 盡可能一點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)按地。地線要用粗的良導(dǎo)體或?qū)捰∷⒕€。 ? 盡量采用差動(dòng)式電容傳感電路，可減小非線性誤差，提高傳感器靈敏度，減小寄生電容的影響和干擾。 電容傳感器應(yīng)用 電容式傳感器可用來測量直線位移、角位移、振動(dòng)振幅，尤其適合測量高頻振動(dòng)振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機(jī)械量。 變極距型 適用于較小位移的測量，量程在、精度可達(dá) 、分辨率可達(dá) 。 變面積型 能測量量程為零點(diǎn)幾毫米至數(shù)百毫米之間、線性優(yōu)于 %、分辨率為 。 電容式角度和角位移傳感器 的動(dòng)態(tài)范圍為 ″至幾十度，分辨率約 ″，零位穩(wěn)定性可達(dá)角秒級，廣泛用于精密測角，如用于高精度陀螺和擺式加速度計(jì)。 電容式測振幅傳感器 可測峰值為 0?50m、頻率為 10 ? 2kHz，靈敏度高于 ，非線性誤差小于 。 一、 電容式位移傳感器 二 、 電容式壓力傳感器 圖示為差動(dòng)電容式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖 。 圖中所示為一個(gè)膜片動(dòng)電極和兩個(gè)在凹形玻璃上電鍍成的固定電極組成的差動(dòng)電容器 。 當(dāng)被測壓力或壓力差作用于膜片并使之產(chǎn)生位移時(shí) , 形成的兩個(gè)電容器的電容量 , 一個(gè)增大 , 一個(gè)減小 。 該電容值的變化經(jīng)測量電路轉(zhuǎn)換成與壓力或壓力差相對應(yīng)的電流或電壓的變化 。 產(chǎn)品 陶瓷電容壓力傳感器 液體壓力作用在陶瓷膜片的表面，使膜片產(chǎn)生 位移。 壓力變送器 三 、 電容式加速度傳感器 圖示為差動(dòng)式電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖 。 它有兩個(gè)固定極板 （ 與殼體絕緣 ） , 中間有一用彈簧片支撐的質(zhì)量塊 , 此質(zhì)量塊的兩個(gè)端面經(jīng)過磨平拋光后作為可動(dòng)極板 （ 與殼體電連接 ） 。 當(dāng)傳感器殼體隨被測對象在垂直方向上作直線加速運(yùn)動(dòng)時(shí) , 質(zhì)量塊在慣性空間中相對靜止 , 而兩個(gè)固定電極將相對質(zhì)量塊在垂直方向上產(chǎn)生大小正比于被測加速度的位移 。 此位移使兩電容的間隙發(fā)生變化 , 一個(gè)增加 , 一個(gè)減小 , 從而使 C C2產(chǎn)生大小相等 , 符號(hào)相反的增量 , 此增量正比于被測加速度 。 電容式加速度傳感器的主要特點(diǎn)是頻率響應(yīng)快和量程范圍大 , 大多采用空氣或其它氣體作阻尼物質(zhì) 。 四、電容式濕度傳感器 ? 濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。 HM1500濕度傳感器 ? 當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。 ? 濕敏電容的主要優(yōu)點(diǎn)是： ?靈敏度高 ?產(chǎn)品互換性好 ?響應(yīng)速度快 ?濕度的滯后量小 ?便于制造 ?容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化 其精度一般比濕敏電阻要低一些 五、其他應(yīng)用 1. 電容式鍵盤 常規(guī)的鍵盤有 機(jī)械式 按鍵和 電容式 按鍵兩種 電容式鍵盤是基于電容式開關(guān)的鍵盤，原理是通過按鍵改變電極間的距離產(chǎn)生電容量的變化，暫時(shí)形成震蕩脈沖允許通過的條件 ? 理論上這種開關(guān)是無觸點(diǎn)非接觸式的，磨損率極小甚至可以忽略不計(jì)，也沒有接觸不良的隱患，噪音小，容易控制手感，可以制造出高質(zhì)量的鍵盤 工藝較機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜 3. 料位計(jì) 電容式接近開關(guān) 振蕩電路 被測物體 感應(yīng)電極 被測電容 Sitrans LU 超聲波 Sitrans LR 400 4線連續(xù) FMCW雷達(dá) Sitrans LC 500 電容 4. 駐極體電容傳聲器 它采用聚四氟乙烯材料作為振動(dòng)膜片。這種材料經(jīng)特殊電處理后，表面永久地駐有極化電荷，取代了電容傳聲器極板，故名為駐極體電容傳聲器。特點(diǎn)是體積小、性能優(yōu)越、使用方便。
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