[工學(xué)]4、電容式傳感器(參考版)
2025-01-22 10:45本頁(yè)面
【正文】 絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量相互轉(zhuǎn)換。絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量相互轉(zhuǎn)換。絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量相互轉(zhuǎn)換。 透射式 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 數(shù)顯卡尺 公 /英制轉(zhuǎn)換 , 任意位置置零。 167。運(yùn)行時(shí)，傳感器的兩個(gè)電極柵片相對(duì)安裝，其中暗區(qū)域是兩個(gè)電極柵的重疊面積，從而形成一對(duì)隨位移反向變化的差動(dòng)電容器 C1和 C2。當(dāng)相對(duì)濕度增大時(shí)，吸濕性介質(zhì)吸收空氣中的水蒸氣，使兩塊電極之間的介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)大為增加（水的相對(duì)介電常數(shù)為 80），所以電容量增大。其工作電壓為 ～ ，加速度測(cè)量范圍為數(shù)個(gè) g，可輸出與加速度成正比的電壓也可輸出占空比正比于加速度的 PWM 脈沖。不僅可作液位控制器，還能用于連續(xù)測(cè)量。依此原理還可進(jìn)行其它形式的物位測(cè)量。第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 高壓側(cè)進(jìn)氣口 低壓側(cè)進(jìn)氣口 電子線路位置 內(nèi)部不銹鋼膜片的位置 第四章 電容式傳感器 電容式差壓變送器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 總電容 C=C1+C2，帶材厚度發(fā)生變化時(shí)， C變化，帶材的振動(dòng)不影響測(cè)量精度。 CH 相當(dāng)于當(dāng)前膜片位置與平直位置間的電容 CA和 C0的串聯(lián)；而 C0又可看成是膜片上部電容 CL與的 CA串聯(lián)。 與傳感器電容相并聯(lián)的為等效電容 CP /（ 1+A） ⑥ .整體屏蔽 C1 C2 CP1 CP2 Z1 Z2 A A uo C Cx ∑ ～ 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 四、 防止和減小外界干擾 第四章 電容式傳感器 ? 注意傳感器的接地和屏蔽 ? 增加原始電容值，降低容抗 ? 導(dǎo)線分布合理 ? 盡可能一點(diǎn)接地 ? 盡量采用差動(dòng)式電容傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 上文回顧 ? 電容式傳感器 ?測(cè)量電路 ?特點(diǎn) 差動(dòng)脈寬調(diào)制電路 運(yùn)放式電路 調(diào)頻電路 優(yōu)缺點(diǎn) 邊緣效應(yīng)的影響及消除 寄生電容的影響及消除 二極管雙 T形電路 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 167。同時(shí)放大器的高輸入阻抗又起到阻抗匹配的作用。 ① .增加原始電容值 ② .注意傳感器的接地和屏蔽（右圖） ③ .將傳感器與電子線路的前置級(jí)裝在一個(gè)殼體內(nèi)（集成化） 減小寄生電容的方法 固定極筒 屏蔽殼 可動(dòng)極筒 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 在電容傳感器與測(cè)量線路前置極間 采用雙層屏蔽電纜 。而發(fā)散的邊緣電場(chǎng)發(fā)生在等位環(huán)的外周不影響工作。 ② 在結(jié)構(gòu)上增設(shè)等位環(huán)來(lái)消除邊緣效應(yīng)。 當(dāng)考慮電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)時(shí)，情況要復(fù)雜的多，邊緣效應(yīng)的影響 相當(dāng)于傳感器并聯(lián)一個(gè)附加電容 ， 引起了傳感器靈敏度下降和非線性增加 。 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 。 這種溫度誤差可用后接的測(cè)量線路進(jìn)行一定的補(bǔ)償，而完全消除是困難的。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 ? 溫度變化對(duì)介質(zhì)介電常數(shù)的影響 使傳感器電容改變，帶來(lái)溫度誤差?；驑O板直接在陶瓷、石英等絕緣材料上蒸鍍一層金屬膜來(lái)代替。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 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。這一點(diǎn)對(duì)于空間隙電容式傳感器來(lái)說(shuō)更顯重要，因?yàn)槌跏奸g隙都很小，約幾十微米至幾百微米之間。因此，在設(shè)計(jì)和制作時(shí)要采取必要的有效的措施減小寄生電容的影響。 寄生電容影響大： 由于電容傳感器起的初始電容值一般較小，而連接傳感器的引線電纜電容（ 1~2m導(dǎo)線可達(dá)到 800pF），電子線路雜散電容以及周圍導(dǎo)體的“寄生電容”卻較大。 可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量 ,具有平均效應(yīng)： 非接觸測(cè)量回轉(zhuǎn)工件的偏心、振動(dòng)等參數(shù)時(shí)，由于電容具有平均效應(yīng)，可以減小表面粗糙度對(duì)測(cè)量的影響。動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。能在高溫，低溫，強(qiáng)輻射，強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣環(huán)境中工作。 如電極的支架選用陶瓷材料，電極材料選用鐵鎳合金，近年來(lái)又采用在陶瓷或石英上進(jìn)行噴鍍金或銀的工藝。 電路的振蕩頻率為： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 167。 鑒 頻限 幅調(diào) 頻 振蕩 器Cx電 容傳 感 器放 大式中： L——振蕩回路的電感； C——振蕩回路的總電容 ， C=C1+C2+Cx， 其中 C1為振蕩回路固有電容 , C2為傳感器引線分布電容 , Cx=C0177。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 反相放大電路 反饋元件是傳感器電容 Cx C是固定電容 電源電壓 u 理想運(yùn)放 uCCuCj Cjuxx ????)/(1)/(10 ??將 ?? /SC x ?代入 ??SuCu ??0輸出電壓與電容極板間距成線性關(guān)系，從原理上保證了變極距型電容傳感器的線性。 當(dāng)差動(dòng)電容 Cx1= Cx2=C0， 即 時(shí) ， Uo=0；若Cx1≠Cx2， 設(shè) Cx1 Cx2 ， 即 , 則有 1oUU????第四章 電容式傳感器 21??、21
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