【正文】 音 頻 信 號(hào) 發(fā) 生 器音 頻 放 大 器 全 波 整 流 器 差 動(dòng) 放 大 器C0C1C2RRCT。 第 3章 電容式傳感器 音頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的音頻信號(hào) ， 接入變壓器 T的原邊線圈 ，變壓器副邊的兩個(gè)線圈作為測量電橋的兩臂 ， 電橋的另外兩橋臂由標(biāo)準(zhǔn)電容 C0和帶材與極板形成的被測電容 Cx(Cx=C1+C2)組成 。 第 3章 電容式傳感器 差動(dòng)式電容測厚傳感器 電容測厚傳感器是用來對(duì)金屬帶材在軋制過程中厚度的檢測 ， 其工作原理是在被測帶材的上下兩側(cè)各置放一塊面積相等 ， 與帶材距離相等的極板 ， 這樣極板與帶材就構(gòu)成了兩個(gè)電容器C C2。 此位移使兩電容的間隙發(fā)生變化 ， 一個(gè)增加 ， 一個(gè)減小 ， 從而使 C C2產(chǎn)生大小相等 、 符號(hào)相反的增量 ， 此增量正比于被測加速度 。 該電容值的變化經(jīng)測量電路轉(zhuǎn)換成與壓力或壓力差相對(duì)應(yīng)的電流或電壓的變化 。 圖中所示膜片為動(dòng)電極 ， 兩個(gè)在凹形玻璃上的金屬鍍層為固定電極 ， 構(gòu)成差動(dòng)電容器 。 12121 UAAAAUo ???式中 , A A2分別為 Cx Cx2極板間面積 。 第 3章 電容式傳感器 由電路知識(shí)可知 rxrxUUUnCRTUUUnCRT????222221111111將 T T2代入式得 12121 UCCCCUxxxxo ???第 3章 電容式傳感器 把平行板電容的公式代入上式，在變極板距離的情況下可得 式中 , d d2分別為 Cx Cx2極板間距離 。 電路各點(diǎn)波形如圖 （ b） 所示 ， 此時(shí) uA、 uB脈沖寬度不再相等 ， 一個(gè)周期 (T1+T2)時(shí)間內(nèi)的平均電壓值不為零 。 0?Q1?Q第 3章 電容式傳感器 當(dāng)差動(dòng)電容 Cx1≠Cx2， 且 Cx1〉 Cx2， 則 τ1= R1 Cx1 〉 τ2= R2 Cx2 。 重復(fù)上述過程 。 與此同時(shí) ， 因?yàn)? ， 電容器Cx2上已充電流通過 D2迅速放電至零電平 。 電阻 R1= R2， A A2為比較器 。 對(duì)于 1 kΩ的負(fù)載電阻上升時(shí)間為 20μs左右 ， 故可用來測量高速的機(jī)械運(yùn)動(dòng) 。電路的輸出阻抗與電容 C C2無關(guān) ， 而僅與 R R2及 RL有關(guān) ，約為 1~100kΩ。 電路的靈敏度與電源電壓幅值和頻率有關(guān) ， 故輸入電源要求穩(wěn)定 。 當(dāng)電源電壓確定后 ， 輸出電壓 Uo是電容 C1和 C2的函數(shù) 。 第 3章 電容式傳感器 若傳感器輸入不為 0， 則 C1≠C2, I1≠I2, 此時(shí)在一個(gè)周期內(nèi)通過 RL上的平均電流不為零 ， 因此產(chǎn)生輸出電壓 ， 輸出電壓在一個(gè)周期內(nèi)平均值為 )()()2()]()([1212210CCfURRRRRRd t RtitiTRIUiLLLLTLLo???????? ???式中 , f為電源頻率。 當(dāng)輸入為負(fù)半周時(shí) ， D2導(dǎo)通 、 D1截止 ， 則電容 C2充電 ， 在隨后出現(xiàn)正半周時(shí) ， C2通過電阻 R2， 負(fù)載電阻 RL放電 ， 流過 RL的電流為 I2 。 U? 當(dāng)傳感器沒有輸入時(shí) ， C1=C2。 第 3章 電容式傳感器 二、運(yùn)算放大器式電路 iU?iI? xI?CxoU?ACiiii CjIU????xiio CCUU ?? ??xxCjIU????0xi II ?? ??第 3章 電容式傳感器 如果傳感器是一只平板電容，則 Cx=εA/d，代入上式可得 dACUU iio ??? ??說明運(yùn)算放大器的輸出電壓與極板間距離 d成線性關(guān)系。 當(dāng)被測信號(hào)為 0時(shí) ， ΔC=0， 則 C=C1+C2+C0， 所以振蕩器有一個(gè)固有頻率 f0, 其表示式為 LCCCf )(210210 ??? ?第 3章 電容式傳感器 當(dāng)被測信號(hào)不為 0時(shí)， ΔC≠0， 振蕩器頻率有相應(yīng)變化， 此時(shí)頻率為 ffLCCCCf ??????? 0021 )(21?? 調(diào)頻電容傳感器測量電路具有較高的靈敏度 ， 可以測量高至 。 第 3章 電容式傳感器 調(diào)頻振蕩器的振蕩頻率為 LCf ?21?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 3章 電容式傳感器 第三節(jié) 電容式傳感器的測量電路 一、調(diào)頻電路 二、運(yùn)算放大器式電路 三、二極管雙 T型交流電橋 四、脈沖寬度調(diào)制電路 第 3章 電容式傳感器 一、調(diào)頻電路 鑒 頻 器限 幅 放 大 器振 蕩 器Cx LCx電 容 變 換 器? f? u ? f ? u 調(diào)頻測量電路把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分 , 當(dāng)輸入量導(dǎo)致電容量發(fā)生變化時(shí) ， 振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化 。 因此應(yīng)選用絕緣性能很好的陶瓷 、 石英 、 聚四氟乙烯等材料作為兩極板之間的支架 ， 可大大提高兩極板之間的漏電組 。 如果兩極板之間的漏電組與此容抗相接近時(shí) ， 就必須考慮分路作用對(duì)系統(tǒng)靈敏度的影響 。 但要完全補(bǔ)償是困難的 。因此若某些介質(zhì)的介電常數(shù)也存在溫度系數(shù) ， 當(dāng)溫度改變時(shí) ， 就必然會(huì)引起傳感器的電容值改變 ，從而造成溫度附加誤差 。 盡量采用差動(dòng)式電容傳感器，可提高傳感器靈敏度，減小非線性誤差。 減小導(dǎo)線間的分布電容的靜電感應(yīng)，因此導(dǎo)線與導(dǎo)線之間遠(yuǎn)離，距離盡可能短，最好成直角排列，必須平行排列時(shí)可采用屏蔽電纜線。用良導(dǎo)體作傳感器殼體，將傳感器元件包圍起來，并可靠接地；用金屬網(wǎng)套住導(dǎo)線彼此絕緣（即屏蔽電纜），金屬網(wǎng)可靠接地；用雙層屏蔽線可靠接地；用雙層屏蔽罩且可靠接地；傳感器與測量電路前置級(jí)一起裝在較好的屏蔽殼體內(nèi)并可靠接地等等。另外，不同接地點(diǎn)所產(chǎn)生的接地電壓差也是一種干擾信號(hào)，同樣會(huì)引起誤差和故障。 一般電容值變化在 103— 103 pF范圍內(nèi) ， 相對(duì)值變化在 106— 1范圍內(nèi) 。 （ 4） 采用 “