【正文】 和傳感器內(nèi)的寄生電容卻很大，并且這些干擾量常常是隨機(jī)變化的，對(duì)于測(cè)量的穩(wěn)定性和精度影響很大。因此對(duì)電纜的選擇、安裝、接法都有嚴(yán)格要求。環(huán)境溫度等變化所產(chǎn)生的誤差溫度變化對(duì)機(jī)械參數(shù)和電學(xué)參數(shù)的影響有：（1）機(jī)械尺寸溫度效應(yīng)所引起的誤差；（2）電子元器件的電學(xué)參數(shù)隨溫度變化而產(chǎn)生的誤差。 溫度的變化會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)介電常數(shù)的變化，產(chǎn)生氣體阻尼力影響測(cè)試精度，另外溫度的變化也會(huì)影響測(cè)量電路的元器件的特性，因此在選擇元器件時(shí)應(yīng)考慮它的溫度穩(wěn)定性。邊緣效應(yīng)電容傳感器的邊緣效應(yīng)也會(huì)帶來誤差，容易降低電容傳感器的靈敏度并且增加測(cè)量的非線性。防止外界干擾這里主要是電磁場(chǎng)的干擾，可以采用屏蔽和接地來抑制，用良導(dǎo)體作傳感器和線路前置級(jí)的殼體，并可靠接地；用雙層屏蔽線且可靠接地，盡可能一點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地。參考電壓的影響參考電壓不僅如前所述因其變化會(huì)造成充電時(shí)間的變化，進(jìn)而引起誤差，而且它直接影響著輸出電壓，電源電壓取不同值時(shí)，傳感器有不同的靈敏度。在使用這類傳感器時(shí)必須給予充分重視，必須保持電源電壓恒定，且其相對(duì)變化量應(yīng)比傳感器本身允許誤差小。這可在設(shè)計(jì)電源時(shí)解決。比較器的影響兩個(gè)比較器必須配對(duì)使用，也就是說其特性必須一致。共同的參考電壓可消除零點(diǎn)漂移。參考電壓數(shù)值常選為基準(zhǔn)電壓的一半，過高時(shí)，要求比較器有較大的穩(wěn)定性和低的噪聲；過低時(shí)，周期又不夠長(zhǎng)，影響調(diào)制頻率。針對(duì)影響電容式傳感器測(cè)量精度的因素，提出以下措施：減小環(huán)境溫度等變化所產(chǎn)生的誤差環(huán)境溫度的變化會(huì)對(duì)傳感器的介電常數(shù)產(chǎn)生影響，影響的大小視介質(zhì)而定。環(huán)境溫度引起介電常數(shù)的變化產(chǎn)生的誤差雖然可以利用一定的補(bǔ)償電路進(jìn)行抵消，如采用電橋電路，但完全消除還是有困難的。濕度也影響某些介質(zhì)的介電常數(shù)和絕緣電阻值。因此必須從選材、結(jié)構(gòu)、加工工藝等方面來減小溫度等誤差并保證絕緣材料具有高的絕緣性能。在設(shè)計(jì)電容式傳感器的過程中，在所要求的量程、溫度和壓力等范圍內(nèi)，應(yīng)盡量使它具有低成本、高精度、高分辨力、穩(wěn)定可靠和高的頻率響應(yīng)等。減小邊緣效應(yīng)的影響電容式傳感器的電容極板之間存在靜電場(chǎng)。由于極板邊緣效應(yīng)的存在，使邊緣處的電場(chǎng)分布不均勻，造成電容的邊緣效應(yīng)，這相當(dāng)于在傳感器的電容里并聯(lián)了一個(gè)附加電容，邊緣效應(yīng)不僅使電容式傳感器的靈敏度降低而且產(chǎn)生非線性，因此應(yīng)盡量減小并消除電容邊緣效應(yīng)的影響。適當(dāng)減小極間距，使電極直徑或邊長(zhǎng)與間距比很大，可減小邊緣效應(yīng)的影響，但易產(chǎn)生擊穿并有可能限制測(cè)量范圍。電極應(yīng)做得極薄使與極間距相比很小，這樣也可減小邊緣電場(chǎng)的影響。此外，可在結(jié)構(gòu)上增設(shè)等位環(huán)來消除邊緣效應(yīng)。減小和消除寄生電容的影響電容式傳感器測(cè)量系統(tǒng)寄生參數(shù)的影響，主要是指?jìng)鞲衅麟娙輼O板并聯(lián)的寄生電容的影響。由于電容傳感器電容量很小，寄生電容就要相對(duì)大得多，往往使傳感器不能正常使用。寄生電容與傳感器電容相并聯(lián)影響傳感器靈敏度，而它的變化則為虛假信號(hào)，影響傳感器的精度。為減小和消除它，可采用如下方法：（1）增加傳感器原始電容值采用減小極片或極筒的間距、增加工作面積或工作長(zhǎng)度來增加原始電容值，但受加工及裝配工藝、精度、示值范圍、擊穿電壓、結(jié)構(gòu)等限制。（2）注意傳感器的接地和屏蔽須注意傳感器的接地。引線電纜也必須屏蔽在傳感器屏蔽殼內(nèi)。為減小電纜電容的影響，應(yīng)盡可能使用短的電纜線，縮短傳感器至后續(xù)電路前置器的距離。（3）集成化將傳感器與測(cè)量電路本身或其前置級(jí)裝在一個(gè)殼體內(nèi)，這樣寄生電容大為減小，使傳感器工作穩(wěn)定，但不能在高、低溫環(huán)境差的場(chǎng)合工作。（4）采用“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)當(dāng)電容式傳感器的電容值很小，而因某些原因（如環(huán)境溫度較高），測(cè)量電路只能與傳感器分開時(shí)，可采用“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)。（5）整體屏蔽將電容式傳感器和所采用的轉(zhuǎn)換電路、傳輸電纜等同一個(gè)屏蔽殼屏蔽起來，正確選取接地點(diǎn)可減小寄生電容的影響和防止外界的干擾。防止外界干擾電容式傳感器是高阻抗傳感元件，易受外界干擾的影響。當(dāng)外界干擾（如電磁場(chǎng)）在傳感器上和導(dǎo)線之間感應(yīng)出電壓并與信號(hào)一起輸送至測(cè)量電路時(shí)就會(huì)產(chǎn)生誤差，甚至使傳感器無法正常工作。此外，接地點(diǎn)不同所產(chǎn)生的接地電壓差也是一種干擾信號(hào)，也會(huì)帶來誤差和故障。防止和減小干擾的方法有：（1）屏蔽和接地；（2）增加原始電容量，降低容抗；（3）導(dǎo)線間的分布電容有靜電感應(yīng)，因此導(dǎo)線和導(dǎo)線之間要離得遠(yuǎn)，線要盡可能短，最好成直角排列，若必須平行排列時(shí)可采用同軸屏蔽電纜線；（4）盡可能一點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地。地線要用粗的良導(dǎo)體或?qū)捰≈凭€；（5）盡量采用差動(dòng)式電容式傳感器。減小漏電阻的影響電容傳感器的容抗都很高，特別是在激勵(lì)電壓較低時(shí)。因此在與測(cè)量線路配接時(shí)，當(dāng)兩極板間總的漏電阻與此容抗相近時(shí)，就必須考慮分路作用對(duì)系統(tǒng)總靈敏度的影響，它將使靈敏度下降。為了克服這一分路造成的不良后果，應(yīng)認(rèn)真選取兩極板間支架材料，激勵(lì)頻率越低，所選材料的絕緣性能要越好。此外支架沿面的漏電阻也要特別注意，為此，在裝配傳感器時(shí)要先對(duì)零件進(jìn)行清洗。當(dāng)然，適當(dāng)在提高激勵(lì)電源電源的頻率也可以降低對(duì)材料絕緣性能的要求[41]。在本章中通過在面包板上實(shí)際搭建測(cè)量電路，然后用示波器觀察A、B、F和G點(diǎn)的電壓波形，通過與理論波形的對(duì)比，分析影響波形（如電壓幅值，占空比等）的因素，對(duì)出現(xiàn)波形失真的現(xiàn)象進(jìn)行分析，找出引起誤差的原因，最后針對(duì)誤差的原因提出應(yīng)對(duì)措施提高測(cè)量電路的精度。 第六章 課題總結(jié)與展望傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面具有重要作用。由于電容傳感器的廣泛采用，不可避免地要涉及到電容的測(cè)量問題。電容傳感器電容的變化量一般都較小。而現(xiàn)階段微小電容測(cè)量技術(shù)還不能完全滿足實(shí)際應(yīng)用發(fā)展的需要。針對(duì)電容傳感器變化量相對(duì)較小的特點(diǎn)，我們研制了基于脈沖調(diào)寬原理的電容傳感器的微小電容（位移）測(cè)量電路。相對(duì)于調(diào)頻電路、交流電橋等測(cè)量法，基于脈沖調(diào)寬原理的測(cè)量方法在相關(guān)文獻(xiàn)中的論述很少。但差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路具有許多其它測(cè)量電路無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)元件線性度要求不高、溫度誤差得到補(bǔ)償、電壓穩(wěn)定度高等等。應(yīng)用差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路可以提高靈敏度及測(cè)量精度、降低成本，在實(shí)際應(yīng)用中大有可為。 課題總結(jié)本論文主要的研究?jī)?nèi)容有：（1）電容式傳感器相關(guān)原理的研究；（2）各種電容傳感器測(cè)量電路測(cè)量原理的比較研究；（3）基于脈沖調(diào)寬原理的電容傳感器測(cè)量電路的研制；（4）傳感器測(cè)試系統(tǒng)的試驗(yàn)分析。在課題的完成過程中，學(xué)習(xí)了有關(guān)電容傳感器的特性及應(yīng)用領(lǐng)域、電容傳感器的測(cè)量電路和各自的特，另外，通過對(duì)模擬電路、數(shù)字電路、測(cè)控電路等相關(guān)書籍的查閱，鞏固了所學(xué)知識(shí)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際得到更好地理解和認(rèn)識(shí)。當(dāng)然，由于本人學(xué)識(shí)有限，加之時(shí)間有限，我們?cè)O(shè)計(jì)和研究的測(cè)量電路還需要進(jìn)一步的完善和改進(jìn)。本設(shè)計(jì)在基本實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上仍存在著不足之處，在某些部分還需要更深一步地學(xué)習(xí)、探討和完善。首先，測(cè)量電路無法自己振蕩，即接通電源斷開后再接通時(shí)，電路無信號(hào)輸出。原因可能是引入非門芯片，導(dǎo)致觸發(fā)器輸入端初始都為低電平，使其處于保持狀態(tài)，因而無法形成振蕩。另外，電容傳感器部分各極板的固定方法還不確定，通過計(jì)算得到的兩板間的初始距離過小，有可能使傳感器短路擊穿。由于工藝的限制，實(shí)際做時(shí)傳感器部分沒有減小誤差措施，電極引線之間、導(dǎo)線的雜散電容及普通線路板上的分布電容沒有進(jìn)行處理。最后，由于是在面包上進(jìn)行試驗(yàn)，電路內(nèi)部接觸不是很好，加上外界環(huán)境中空間磁場(chǎng)的影響，輸出信號(hào)有所失真。對(duì)于以上問題，今后有機(jī)會(huì)希望能夠得到解決，可以考慮將所有元件集成在一塊板上，然后封裝在一個(gè)盒子中，制成一個(gè)完整的傳感器測(cè)試裝置。  致 謝 隨著這篇本科畢業(yè)論文的最后落筆，我四年的大學(xué)生活也即將劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)?；貞涍@四年生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，從入學(xué)時(shí)對(duì)大學(xué)生活的無限憧憬到課堂上對(duì)各位老師學(xué)術(shù)學(xué)識(shí)的深沉沉湎，從奔波于教室圖書館的來去匆匆到業(yè)余生活的五彩繽紛，一切中的一切都是歷歷在目，讓人倍感留戀，倍感珍惜。大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活注定將成為我人生中的一段重要旅程。四年來，我的師長(zhǎng)、我的同學(xué)給予我的關(guān)心和幫助，使我終身收益，我真心地感謝他們。在完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，非常感謝鮑丙豪老師一直盡心盡責(zé)地敦促和指導(dǎo)自己。從一開始選擇課題，鮑老師就對(duì)我們提出了指導(dǎo)性的想法，讓我們有針對(duì)性地查閱資料。在平常的設(shè)計(jì)過程中，鮑老師總是嚴(yán)格要求我們，他教導(dǎo)我要懂得分析問題，不要迷信課本，做事要有道理。潛移默化間，使我接受了全新的實(shí)現(xiàn)觀念，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式。在電路調(diào)試時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)原理說得通但就是不出結(jié)果的現(xiàn)象，對(duì)此，在老師的指導(dǎo)下，通過分塊調(diào)試的方法一步一步調(diào)試成功。在此，對(duì)鮑老師悉心地指導(dǎo)和教誨致以誠(chéng)摯的謝意。另外，我還要感謝本設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)。在遇到不懂的電路結(jié)構(gòu)時(shí)，除了自己查閱資料，有時(shí)周圍同學(xué)也會(huì)幫忙分析，共同學(xué)習(xí)。在電路搭建過程中，對(duì)于電路的布局及布線我們都會(huì)討論。在此，對(duì)那些幫助我的同學(xué)表示感謝。最后，感謝學(xué)院為我們提供這么好的畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境，讓我們安心地完成整個(gè)設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1] 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