【正文】 思考題 ?為了提高傳感器的靈敏度可采取什么措施并應(yīng)注意什么問題 ? ?采取什么措施可改善其非線性特征 ? ,結(jié)構(gòu)組成如圖所示 .電容傳感器起始時(shí) b1=b2=b=2mm,極距 =2mm,極間介質(zhì)為空氣 ,測(cè)量電路 u1=3sinwtV,且 u=求當(dāng)動(dòng)極板上輸入一位移量 △ x=5mm時(shí) ,電橋輸出電壓 u0。 不久的將來還將逐漸用于汽車單觸式無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng) ， 以及信息安全中 。 此外 ， 還可控制駕駛速度 ， 如果駕駛者僅為十來歲的孩子 ， 則將速度限制在每小時(shí) 55公里 。指紋模板和匹配軟件保存在汽車內(nèi)的一個(gè)嵌入式模塊中 。 當(dāng)駕駛者進(jìn)入汽車時(shí) ， 他 /她將手指置于傳感器上 ， 啟動(dòng)識(shí)別過程 。 在今后的汽車應(yīng)用中 ， 用戶可輸入家庭成員指紋樣本 ， 經(jīng)鑒權(quán)才能駕駛 。如果不是授權(quán)用戶，手機(jī)便繼續(xù)保持鎖住。 這種識(shí)別技術(shù)對(duì)于被盜的手機(jī)用戶也有好處。 例如 ， 今后警察可在一個(gè)犯罪高發(fā)區(qū)截住一名嫌疑人 ， 要求其提供指紋而不是身份證或汽車駕照 。 精密的圖像重建軟件以接近 2022幀 /秒的速度快速地從傳感器上采集多個(gè)圖像 ， 并將每個(gè)幀的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)組織到一起 。 劃擦型傳感器的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小 (如富士通的 MBF300尺寸僅為 mm2)和成本低 。 將手指置于傳感器上時(shí) ，指紋上的凸起和低凹會(huì)在陣列上產(chǎn)生不同的電容值 ， 并構(gòu)成用于認(rèn)證的一整幅圖像 。 指紋圖像依次逐行采集 ， 每個(gè)金屬電極均作為電容的一個(gè)極 ， 與之接觸的手指則是電容的另一個(gè)極 。 這種傳感器易于使用 ， 并可將整個(gè)指紋圖像以 500dpi(自動(dòng)指紋識(shí)別標(biāo)準(zhǔn) )的精度進(jìn)行快速傳輸 。 單觸型傳感器與劃擦型傳感器的尺寸和成本都不一樣 。 采用復(fù)雜的軟件算法可以進(jìn)行指紋識(shí)別 。 電容陽極上電壓的改變率與其上的電容成下面的比例關(guān)系： Iref=C dv/dt (331) 處于指紋的凸起下的像素 (電容量高 )放電較慢 ， 而處于指紋的凹處下的像素 (電容量低 )放電較快 。 它們的用途主要有： 指紋檢測(cè) 人類的指紋由緊密相鄰的凹凸紋路構(gòu)成 ， 通過對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)上利用標(biāo)準(zhǔn)參考放電電流 ， 便可檢測(cè)到指紋的紋路狀況 。 金屬互連的第三層構(gòu)成電容像素層 ， 由氮化鈦制成并覆蓋著一層氮化硅 ， 厚度僅為 7000埃米 。 傳感器中的像素點(diǎn)為 45平方微米 ，間隔為 50微米 ， 電容像素陣列的分辨率略高于 500dpi。 . 4 電容式指紋傳感器 電容式指紋傳感器有單觸型和劃擦型兩種 ， 是目前最新型的固態(tài)指紋傳感器 ， 它們都是通過在觸摸過程中電容的變化來進(jìn)行信息采集 。 Ⅶ . 串行碼數(shù)據(jù)輸出，可供計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)要求的處理以及打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。 VI. 功能多，運(yùn)用方便。一顆扣式氧化銀電磁就可使其連續(xù)工作一年時(shí)間。這是由于傳感器本身的介質(zhì)損耗和靜電引力都很小的緣故。這也是容柵測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)很突出的優(yōu)勢(shì)。 IV. 對(duì)使用環(huán)境要求不高。傳感器機(jī)械部分主要由兩組極板組成，結(jié)構(gòu)小巧，使得測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。其它可測(cè)大位移的傳感器在測(cè)量速度上也很少能達(dá)到容柵類傳感器的水平。分辨率為 ，測(cè)量速度可達(dá) ； 分辨率為 ,測(cè)量速度可達(dá) 。 2) 外型尺寸 具體結(jié)構(gòu)尺寸為： TR230型的 L0=31（ mm）， L=194（ mm）； TR250型的 L0=51（ mm），L=251（ mm）； TR2100型的 L0=102（ mm）， L=403（ mm）； 3） 技術(shù)指標(biāo) I. 測(cè)量范圍： 030mm/050mm/0100mm II. 分辨率： 、 III. 測(cè)力： ≤ IV. 最大移動(dòng)速度： V. 工作溫度： 10℃ 40℃ VI. 存儲(chǔ)溫度： 0℃ 55℃ 圖 TR2型容柵測(cè)微傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 4）特點(diǎn) I. 由于傳感器采用等節(jié)距的柵型結(jié)構(gòu)，使測(cè)量的精度不直接與長(zhǎng)度有關(guān)，故非常適宜于大位移測(cè)量。 圖 安裝形式 TR230/TR250/TR2100型容柵測(cè)微傳感器 1) 工作原理 如圖 ， 容柵測(cè)量系統(tǒng)是一種無差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，它的基本測(cè)量部分是一個(gè)差動(dòng)電容器，它的作用是利用電容的電荷耦合方式將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的相應(yīng)變化量，將該電信號(hào)送入電子電路后，再經(jīng)過一系列變換和運(yùn)算后顯示出機(jī)械位移量的大小。 傳感器和前置器是用一根專用的 1米長(zhǎng)雙層屏蔽電纜連接。所有傳感器無安裝座，也能簡(jiǎn)單安裝。所有標(biāo)準(zhǔn)傳感器應(yīng)用時(shí)，無須在校準(zhǔn)，靈敏度誤差在 — 1%以內(nèi)。它用 1米長(zhǎng)電纜同前置器連接起來。 在犧牲精度的情況下，測(cè)量范圍可以擴(kuò)展 2 3倍，如圖 。 當(dāng)應(yīng)用對(duì)復(fù)雜構(gòu)件測(cè)量時(shí) ， 用戶可以通過調(diào)整零點(diǎn)和放大倍數(shù)電位器 ， 使輸出特性校準(zhǔn)成最佳 。導(dǎo)電性能的變化不會(huì)影響傳感器靈敏度和線性。 4） 技術(shù)參數(shù) 表 32所列的技術(shù)數(shù)據(jù)，適用于金屬材料被測(cè)體，在室溫 20℃ ，傳感器電纜長(zhǎng)為 1米的情況下測(cè)得的。 圖 capaNCDT610的外形及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 其中 ， 前置器 DT610： 供電 177。 用戶可以在現(xiàn)場(chǎng)用二點(diǎn)線性 化方法校準(zhǔn)。 1) 應(yīng)用領(lǐng)域 capaNCDT610是為機(jī)器設(shè)備監(jiān)控 ， 工業(yè)過程質(zhì)量監(jiān)控而設(shè)計(jì)的 。當(dāng)恒定的交流加在傳感器電容上，傳感器產(chǎn)生的交流電壓與電容電極之間的距離成正比。 在位移測(cè)量中的應(yīng)用 capaNCDT610 電容式位移傳感器 capaNCDT（ 非接觸電容位移傳感器）電容位移測(cè)量原理的基礎(chǔ)是由理想平板電容構(gòu)成。 圖 1151系列電容式變送器原理圖 圖 1151系列電容式變送器裝配示意圖 2）主要特點(diǎn) I. 精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格比同類進(jìn)口儀表便宜； II. 采用二線制的工作方式； III. 敏感元件采用固體化結(jié)構(gòu)，小型堅(jiān)固，抗振能力強(qiáng)； IV. 量程和零位可從外部連續(xù)調(diào)節(jié)； V. 主要部件可與 1151同類產(chǎn)品進(jìn)行互換； VI. 關(guān)鍵零部件、電子元件及接插件均采用國(guó)際上高質(zhì)量產(chǎn)品。測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣體上的電極各組成一個(gè)電容器，在無壓力通入或兩壓力均等時(shí)測(cè)量膜片處于中間位置，兩側(cè)兩電容器 的電容量相等，當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容就不等，通過檢測(cè)，放大轉(zhuǎn)換成 420mA的 二線制電流信號(hào)，壓力變送器和絕對(duì)壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。因此在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上享有很高的聲譽(yù) , 1151系列電容式變送器包括壓力、差壓、絕對(duì)壓力、流量、液位等共九個(gè)品種及其選件，產(chǎn)品性能與美國(guó)羅斯蒙特公司完全一致，也與我國(guó)推行的 IEC標(biāo) 準(zhǔn)要求相符，其外形結(jié)構(gòu)如圖所示。 1151系列電容式變送器 1151系列電容式變送器是引進(jìn)美國(guó)羅斯蒙特公司技術(shù)制造的產(chǎn)品 ,具有設(shè)計(jì)原理新穎、品種規(guī)格齊全、安裝使用簡(jiǎn)便、本質(zhì)安全防爆等特點(diǎn)。選項(xiàng)： I本安型； d隔爆型；M1模擬指示表頭； M33 1/2模擬指示表頭； G表壓測(cè)量； A絕壓測(cè)量； F負(fù)壓測(cè)量； S散熱器及過程連接件； Y用戶約定。精度等級(jí)： %； %。測(cè)量范圍： A0～ 5KPa～ 20Kpa； B0～ 20KPa～70Kpa； C0～ 70KPa～ 350KPa； D0～ 200KPa～ 700KPa； E0～ 700KPa～ ； F0～～ 。 防爆類型：隔爆型 dⅡ CT4； 本安型 iaⅡ CT6應(yīng)外配安全柵。 IV. 負(fù)載特性：直流 4～ 20mA二線制負(fù)載 R≤50(V12) V. 溫度范圍：環(huán)境溫度 20～ +70℃ ；標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)溫度 20～ +80℃ 。 II. 輸 出：直流 4～ 20mA。 3）特點(diǎn) 抗過載和抗沖擊能力強(qiáng)，過壓可達(dá)量程的數(shù)倍至百倍； 精度高，重復(fù)性好穩(wěn)定性高， 優(yōu)于 %； 溫度漂移小， 由于取消了測(cè)量元件的中介液，因而使傳感器獲得了很高的測(cè)量精度，且受溫度影響??； 抗干擾能力強(qiáng)，可 防水、防塵、防振、防爆、防腐； 安裝簡(jiǎn)便，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，體積小，重量輕，可直接任意位置安裝。 2）工作原理 被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的陶瓷膜片上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微小位移，正常工作狀態(tài)下，膜片最大位移不大于 ，電子線路檢測(cè)這一位移量后，即把這一位移量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)測(cè)量信號(hào)。 FB0802陶瓷電容壓力變送器具有多種型號(hào)，多種量程，多種過程連接形式及材料。充分發(fā)揮了陶瓷傳感器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使壓力變送器具有優(yōu)異的技術(shù)性能。 FB0802陶瓷電容型壓力變送器 1）概述 FB0802陶瓷電容壓力變送器采用具有國(guó)際先進(jìn)水平的陶瓷電容傳感器，配合高精度電子元件，經(jīng)嚴(yán)格的工藝過程裝配而成。 100mV；溫度特性 (溫補(bǔ)范圍： 2080℃ )：177。 4) 技術(shù)參數(shù) 供電電壓： 5VDC； 量程范圍： ～ 7Mpa； 響應(yīng)時(shí)間： 1mS； 綜合誤差 (包括：線性，遲滯，重復(fù)性 )： ...%