[工學(xué)]4、電容式傳感器-文庫吧資料
2025-01-25 10:45本頁面
【正文】 ? ? ???12 ,? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?哈爾濱工業(yè)大學(xué) 同樣， 在變面積電容傳感器中， 則有 1USSUo?? 由此可見 ， 差動(dòng)脈寬調(diào)制電路適用于變極板距離以及變面積差動(dòng)式電容傳感器 ， 并具有線性特性 ， 且轉(zhuǎn)換效率高 ， 經(jīng)過低通放大器就有較大的直流輸出 ，調(diào)寬頻率的變化對(duì)輸出沒有影響 。 此 uAB電壓經(jīng)低通濾波器濾波后 ， 可獲得 Uo輸出 21211 TTTTUUUUBAo ?????式中： U1——觸發(fā)器輸出高電平； T T2——Cx Cx2充電至 Ur時(shí)所需時(shí)間。其基本出發(fā)點(diǎn)是構(gòu)成一個(gè)頻率穩(wěn)定的方波發(fā)生器，以電容變化來調(diào)節(jié)占空比，由此 引起平均直流分量的變化 。 克服了電容傳感器高內(nèi)阻的缺點(diǎn) 。 當(dāng) U幅值較高 ， 使二極管 VD VD2工作在線性區(qū)域時(shí) ， 測量的非線性誤差很小 。 第四章 電容式傳感器 21 1 10211T LC C ELRRI i d t U CT T R R?????負(fù)半周同理可得： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電路特點(diǎn)： 線路簡單 ， 可全部放在探頭內(nèi) ， 減小了分布電容的影響 。 正半周等效電路： R2RLR1+I2C21?LELR URR二端口網(wǎng)絡(luò) 根據(jù)一階電路的三要素法分析 22 2 20211T LC C ELRRI i d t U CT T R R?????Q： 等效前后流經(jīng)RL的電流是否等效 ? 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 若 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 12()Lo C CLRRU I IRR???輸出電壓 Uo不僅與電源電壓幅值和頻率有關(guān)，而且與 T形網(wǎng)絡(luò)中的電容 C1和 C2的差值有關(guān)。 二、二極管雙 T形電橋電路 VD 2VD 1177。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 上文回顧 ? 電感式傳感器 ?感應(yīng)同步器 ?原理 ?信號(hào)處理方法 ? 電容傳感器 ?原理 ?測量電路 交流電橋 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 供電是高頻電源 ， 它提供了幅值為 177。 。 、 177。 、 177。另外兩個(gè)橋臂接入其他阻抗元件，如：兩個(gè)電阻、兩個(gè)電感或是兩個(gè)電容。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 電容傳感器等效電路 C0為傳感器電容， Rg為低頻損耗并聯(lián)電阻，它包含極板間漏電和介質(zhì)損耗， r為高頻、高溫、高頻激勵(lì)工作時(shí)的串聯(lián)損耗電阻，它包含導(dǎo)線、極板間和金屬支座等損耗電阻； L為電容器及引線電感； CP為寄生電容克服其影響是提高電容傳感器實(shí)用性能的關(guān)鍵之一。 液面高度 0 1 02 1 2 12 2 ( )l n ( ) l n ( )xhhCr r r r? ? ? ? ???＝哈爾濱工業(yè)大學(xué) 類型 2： 第四章 電容式傳感器 δ d 面積 S 氣隙 0r? ? ???當(dāng)某種介質(zhì)在兩固定極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容輸出與介質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系為： d — 運(yùn)動(dòng)介質(zhì)的厚度 可見： ①若厚度 d 保持不變，介電常數(shù) εr 改變（如濕度變化），可做成濕度傳感器； ②若 εr不變，可做成測厚傳感器 0SCdd???? ??哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 167。 ε1－液體介質(zhì)介電常數(shù)； ε0－空氣中介電常數(shù)（ F/m）； h－電極板總長度（ m）； r1－內(nèi)電極板外徑（ m）； r2－外電極板內(nèi)徑（ m） 。 （因?yàn)橐陨系耐茖?dǎo)是在忽略邊緣效應(yīng)的情況下進(jìn)行的）。 圓柱形線位移型電容器的電容量為： 2r1rl212l n ( )lCrr???當(dāng)兩筒相對(duì)移動(dòng) 時(shí)，電容的變化量： l?02 1 2 1 2 12 2 ( ) 2l n ( / ) l n ( / ) l n ( / )l l l l lCCr r r r r r l? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?靈敏度： 0gCCkll????哈爾濱工業(yè)大學(xué) 可見變面積式電容傳感器輸出是線性的，靈敏度為一常數(shù)。 0.( ) .b a x bC C x??????? ? ? ?0bC C C x??? ? ? ? ? ? ?靈敏度： （主要用來測直線位移、角位移和尺寸等參數(shù)） 0()gCCbkxa???? ? ? ??哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 平板結(jié)構(gòu)對(duì)極距變化特別敏感，測量精度受到影響。 0 . 0 2 ~ 0 . 1? ?? ?δ δ C1 C2 動(dòng)極板上移 Δδ ，則 C1增大，C2減小，差動(dòng)電容器輸出： 12C C C? ? ?
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