【正文】 當(dāng) 時(shí) ,要選擇為電容和電阻元件 1?a ?? 90??mk1?a RCj ??1?? 90?measurementamp。求： （ 1）在滿足有最高輸出電壓靈敏度條件下設(shè)計(jì)交流不平衡電橋電路，并畫出電路原理圖 （ 2）計(jì)算另外兩個(gè)橋臂的匹配阻抗值； （ 3）當(dāng)傳感器電容變化量為 時(shí)，求橋路輸出電壓。求：允許間距測(cè)量最大變化量是多少？ 解： 當(dāng)變間距平行板電容傳感器 時(shí)，其線性度表達(dá)式為： mmd ?%1 0 00????????? ??ddL?10???ddmeasurementamp。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(qū)動(dòng)電纜技術(shù) 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(dá)幾個(gè) PF到幾百個(gè) PF），其過(guò)程是使內(nèi)層與芯線同電位，從而清除了芯線和內(nèi)層之間的分布電容的影響，外層良好接地。 b）加裝等位環(huán)，清除邊緣效應(yīng)，如圖所示，即在極板 A同一平 面內(nèi)加裝一個(gè)同心環(huán) G， 使用時(shí) A和 G兩面間保 持等電位。process control technology 第 電容傳感器的誤差分析 、誤差分析 （ 1）溫度對(duì)傳感器的影響 （ 2）電容電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)的影響 按理想狀況，平板電容器電場(chǎng)均勻分布于兩極板之間。 （ 1）溫度對(duì)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(jié)構(gòu)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(dòng)，產(chǎn)生 。 則 1010udduuCcuscsc???? 或??? ??????cCCcCC0102scuscuscumeasurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、測(cè)量電路 4. 差動(dòng)脈沖寬度調(diào)制電路 (電容充放電電路 ) （ 3）過(guò)程分析 c） 其中 為電容 的充電時(shí)間 12121 uTTTTuuuBPAPsc ?????1T 1C???????????1111 ?TF euu（時(shí)間常數(shù)）111 CR?? 參考電壓， 電平電壓 Fu 1u111111 ln11uuuTuue FuFT ????? ??????? 取對(duì)數(shù)measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、測(cè)量電路 4. 差動(dòng)脈沖寬度調(diào)制電路 (電容充放電電路 ) （ 3）過(guò)程分析 a）具體波形如圖所示。電壓導(dǎo)通）端成低電平（）端高電平觸發(fā)器觸發(fā)翻轉(zhuǎn)一次比較器產(chǎn)生一個(gè)脈沖時(shí)充電端（高電平）同時(shí)，NDFNRuDBAAuuCB? ????????? ??22222(21 CC 、measurementamp。 則： Q電壓迅速放電至零。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、測(cè)量電路 4. 差動(dòng)脈沖寬度調(diào)制電路 (電容充放電電路 ) （ 1）作用 同二極管式線路相似，將差動(dòng)電容傳感器的輸出變化信號(hào)轉(zhuǎn)化成有極性方向和大小輸出的直流信號(hào)。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、測(cè)量電路 3. 二極管環(huán)形檢波電路分析 (相敏檢波電路 ) f）比例放大器 的輸入輸出分析 知道 放大器輸入綜合信號(hào)（理想放大器），那么 2A0)( 0 ????? uIRuRii FBSHL ?FFBFsHLRuRuRRiiI 0)( ?????FFBHLHLFsCRuRuCCCCRRI 0?????? （輸出電流） 2Ameasurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、測(cè)量電路 3. 二極管環(huán)形檢波電路分析 (相敏檢波電路 ) e）比例放大器 的輸入信號(hào)分析 當(dāng) （穩(wěn)定時(shí)） 由 得： 同時(shí)， 2A0??e0)( ??? HLC iiRRI)( LHHLC CCeiiI ???? ?)1(?????LHCCCIe?)2()(???????????HLHLHLHLCCiieCCeii???measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、測(cè)量電路 3. 二極管環(huán)形檢波電路分析（相敏檢波電路） a） 正弦電壓 e上半周時(shí) (?,? )二極管 導(dǎo)通， 截止 則 b）正弦電壓 e下半周時(shí) (?,+)二極管 導(dǎo)通， 截止 則 41 DD 、32 DD 、????????4111 )( )( DWi DRiHL 從左至右從 由下向上從? ? 41 DD 、32 DD 、??????????)()(2213 由下而上從 從右至左從 RDi WDiHLmeasurementamp。process control technology measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、測(cè)量電路 3. 二極管環(huán)形檢波電路分析（相敏檢波電路） （ 1）作用 上述交流不平衡電橋、作為電容傳感器測(cè)量電路，其輸出為交流信號(hào)，故不能判斷輸入傳感器的極性，不能反映被測(cè)參數(shù)的變化方向。且與電源 EEu sc ??? ??所以則， 0, 0 ????? rkka m?measurementamp。的和均是，可知 ),( ?? afark值越大，越大，時(shí)即 mkZZa ?)(1 21 ??21 ZZ ? 21 ZZ、?同相位。 結(jié)論 :? 的二元函數(shù)。的和均是，可知 ),( ?? afark? r a同相位與電源表示輸出。的和均是，可知 ),( ?? afark? k amkkZZa ??? 為何值，時(shí)，不論 ?12100????mmkk??????（橋臂系數(shù)）jrkeAAK ???? 2)1( ???measurementamp。 設(shè)： 所以 )(21 是復(fù)數(shù)形式橋臂比 ??? ?? jj aeeZZA?21 2211 ?? jj eZZeZZ ?? 、????????????????????的相角復(fù)數(shù)的模值復(fù)數(shù)AAZZa??2121???scu?K?K?measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、測(cè)量電路 2. 交流不平衡電橋電路分析 （ 1）如同直流單臂橋的分析方法一樣 得： 設(shè)初始橋平衡輸出 那么平衡條件： EZZZZZZZZEZZZZZZusc???))(( 43213241433211????????????????00 ?scu?0))((43213241 ????? EZZZZZZZZusc??43213241 0 ZZZZZZZZ ??? 或measurementamp。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、測(cè)量電路 1. 作用和形式 （ 2）形式 a）調(diào)制型： 交流不平衡電橋（簡(jiǎn)稱交流電橋）， 二極管環(huán)形檢波器 b）脈沖型： 差動(dòng)脈沖寬度調(diào)制電路。process control technology 第 電容傳感器的測(cè)量電路分析 、電容傳感器的等效電路 考慮到 很小 所以 等效電容 結(jié)論： ?電容傳感器等效電容量 與 有關(guān)，即 電源頻率變化引起傳感器電容量變化 ?電容傳感器電容量 與 有關(guān)，即 引線長(zhǎng)度 變化也會(huì)變化引起傳感器電容量變化，以上在實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)引起注意。 差動(dòng)測(cè)量可以減少非線性誤差（即系統(tǒng)誤差） ?%100)(%100)()(20030 ??????? dddddd?measurementamp。process control technology 第 電容式傳感器工作原理及類型 、傳感器類型及特點(diǎn) 3. 變極板間距（ d）型 （ 2）雙極式平行板電容器