【正文】 電路 4. 差動脈沖寬度調制電路 (電容充放電電路 ) （ 3）過程分析 c） 直流輸出 scuBPAPsc uuu ??（觸發(fā)器電平電壓） 1211 uTTTuAP ??1212 uTTTuBP ??12121 uTTTTuuuBPAPsc ?????則： measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測量電路分析 、測量電路 4. 差動脈沖寬度調制電路 (電容充放電電路 ) （ 3）過程分析 c） 其中 為電容 的充電時間 12121 uTTTTuuuBPAPsc ?????1T 1C???????????1111 ?TF euu（時間常數(shù)）111 CR?? 參考電壓， 電平電壓 Fu 1u111111 ln11uuuTuue FuFT ????? ??????? 取對數(shù)measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測量電路分析 、測量電路 4. 差動脈沖寬度調制電路 (電容充放電電路 ) （ 3）過程分析 c） FFFuuuCRuuuCRuuuT????????11111111111lnlnln?同理可求 FuuuCRT??11222 ln的情況下 RRR ??21則 1212112121 uCCCCuTTTTusc ??????measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測量電路分析 、測量電路 4. 差動脈沖寬度調制電路 (電容充放電電路 ) （ 3）過程分析 c）當差動變化： d）結論： ?測量電路輸出 具有線性輸出特性 ?輸出 為 100KHz~1MHz矩形波只需經 低通濾波器引出即可。 ?輸出 不需再加整流電路，其直流信號 可表示傳感器的信號大小和方向。 則 1010udduuCcuscsc???? 或??? ??????cCCcCC0102scuscuscumeasurementamp。process control technology 第 4章 壓力及真空度的檢測 ?、電容式傳感器工作原理及類型 ?、電容傳感器的測量電路分析 ?、電容傳感器的誤差分析 measurementamp。process control technology 第 4章 壓力及真空度的檢測 第 電容傳感器的誤差分析 ?、誤差分析 measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的誤差分析 、誤差分析 在設計和應用電容傳感器時，還要考慮溫度、電場邊緣效應、寄生電容和分布電容等因素的影響；它們會造成傳感器特性的不穩(wěn)定，甚至會導致傳感器無法工作。 （ 1）溫度對傳感器的影響 溫度變化（自身工作溫度，環(huán)境溫度變化）引起傳感器結構尺寸的變化，引起電容介電常數(shù)的變化，從而引起傳感器電容值的變化和波動，產生 。 結構尺寸：電容器極板材料的膨脹系數(shù)從 )(tfC t ??measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的誤差分析 、誤差分析 （ 1）溫度對傳感器的影響 而改變它的截面積 S和間隙 d，引起微小變化。 介質介電常數(shù) 其中： （ 2）電容電場的邊緣效應的影響 如圖所示： )1(0 ta ttt ??? ??變化溫度介質的溫度系數(shù)時介質的介電常數(shù)初始溫度溫度后介質的介電常數(shù)變化??????????tattttt00??measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的誤差分析 、誤差分析 （ 1）溫度對傳感器的影響 （ 2）電容電場的邊緣效應的影響 按理想狀況，平板電容器電場均勻分布于兩極板之間。實際上情況復雜得多，邊緣電場的非均運性引起傳感器靈敏度和非線性增加。 所以采用以下克服方法 measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的誤差分析 、誤差分析 （ 2）電容電場的邊緣效應的影響 所以采用以下克服方法 a）增大初始電容值 （增大 S減小 d），以降低邊緣效應的影響成分。 b）加裝等位環(huán)，清除邊緣效應，如圖所示，即在極板 A同一平 面內加裝一個同心環(huán) G， 使用時 A和 G兩面間保 持等電位。 0Cmeasurementamp。process control technology 第 電容傳感器的誤差分析 、誤差分析 （ 3）寄生電容，分布電容的影響 消除方法 ?靜電屏蔽措施 即將電容傳感器極板放置在金屬殼體之內。并將殼體與大地相連； ?引線采用屏蔽線且屏蔽外層良好接地； ?采用如圖所示 驅動電纜技術 measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的誤差分析 、誤差分析 （ 3）寄生電容，分布電容的影響 ?采用如圖所示驅動電纜技術 即雙層電纜屏蔽以克服電纜本身引起的電容影響（每米電纜可達幾個 PF到幾百個 PF），其過程是使內層與芯線同電位，從而清除了芯線和內層之間的分布電容的影響，外層良好接地。 measurementamp。process control technology 第 4章 壓力及真空度的檢測 ?、電容式傳感器工作原理及類型 ?、電容傳感器的測量電路分析 ?、電容傳感器的誤差分析 ?、本章作業(yè)練習（或案例） measurementamp。process control technology 第 4章 壓力及真空度的檢測 第 （案例） ?（ 1）例題分析： 例 41：變間距（ d）型平行板電容器，當 ，若要求測量線性度為 %。求：允許間距測量最大變化量是多少？ 解： 當變間距平行板電容傳感器 時，其線性度表達式為： mmd ?%1 0 00????????? ??ddL?10???ddmeasurementamp。process control technology 第 4章 壓力及真空度的檢測 第 （案例） ?（ 1）例題分析： 例 41： 解：由題意得應變片電阻相對變化量 當變間距平行板電容傳感器 時，其線性度表達式為： 由題意故得： ，即測量允許變化量 。 mmd ??%1 0 00????????? ??ddL?10???dd%% ??????? ?? dmeasurementamp。process control technology 第 4章 壓力及真空度的檢測 第 （案例） ?（ 1）例題分析： 例 42：已知：差動電容器的初始電容 ，交流信號源電壓有效值 ，頻率 。求： （ 1）在滿足有最高輸出電壓靈敏度條件下設計交流不平衡電橋電路，并畫出電路原理圖 （ 2）計算另外兩個橋臂的匹配阻抗值； （ 3）當傳感器電容變化量為 時，求橋路輸出電壓。 ?1CpFC 1 0 02 ?? VU 6?k H zf 1 0 0?pF10?measurementamp。process control technology 第 4章 壓力及真空度的檢測 第 （案例） ?（ 1）例題分析： 例 42 解： （ 1）根據(jù)交流電橋電壓靈敏度曲線可知，當橋臂比 A的模 ，相角 時，橋路輸出電壓靈敏度系數(shù)有最大值 按此設計的交流不平衡電橋如圖 33所示。 因為 ，則 。 當 時 ,要選擇為電容和電阻元件 1?a ?? 90??mk1?a RCj ??1?? 90?measurementamp。process control technology 第 4章 壓力及真空度的檢測 第 （案例） ?（ 1）例題分析： 例 42 解：計算另外兩個橋臂的匹配阻抗值 （ 2） （ 3）交流電橋輸出信號電壓根據(jù)差動測量原理及橋壓公式得： ???????? ? 101021211105??? CfCjRVUC ckU mSC ???????????