【正文】 響。即： 凸玻璃圓片 彈性膜片 (動(dòng)電極 ) 固定電極 P 差動(dòng)電容式差壓傳感器 P 彈性膜片 (動(dòng)電極 ) 固定電極 電容式壓力傳感器 1C2C2121 CC CCC ??CA CL CH C0 C0 CA 等效電路 hmax d0 CA CL CH C0 PH PL 00000 CC CCCCC CCCCC CCCAAHAALLALA ??????? 。 原理模型 當(dāng) PH=PL時(shí)中心膜片處于平直狀態(tài)，膜片兩側(cè)電容均為 C0； PHPL時(shí)，中心膜片上凸，上部電容為 CL，下部電容為 CH。 ●變介電常數(shù)型 ， 覆蓋面積及極距均不變，被測(cè)量為 ε 。用于測(cè)量機(jī)械位移。檢測(cè)這個(gè)變化的電流，就可以檢測(cè)出影響交變磁場(chǎng)的諸因素。 ● 導(dǎo)體極板 P上產(chǎn)生了同軸渦流。 ●位移向下， e0,不論電源的正負(fù)半周，輸出均小于于零。 ② 變壓器二極管檢波 ● 位移向上， e0，電源電壓處于正半周 ,參考電壓 er+, 設(shè) ere 則 UAB0， D1， D2導(dǎo)通， i1= (er+)/R1, i2= ()/R2, Ucd=i1R1i2R2=e0 ● 位移為上， e0，電源電壓處于負(fù)半周 ,參考電壓 er,設(shè) ere 則 UAB0， D3， D4導(dǎo)通， i3= ()/R1,i4= (er+)/R2, Ucd=i3R1+i4R2=e0 ② 變壓器二極管檢波 ● 位移為零，不論電源的正負(fù)半周，輸出均為零。 特點(diǎn)：包含以下三個(gè)環(huán)節(jié) ● 相位鑒別功能（通過(guò)二極管橋路判斷電壓的符號(hào)）； ● 同頻率的參考輸入； ● 輸出接低通濾波器。有了參考信號(hào)就可以用它來(lái)鑒別輸入信號(hào)的相位和頻率 。（ R L C） 評(píng)價(jià)指標(biāo)：靈敏度 相敏檢波電路 相敏檢波電路是具有鑒別調(diào)制信號(hào)相位和選頻能力的檢波電路。中間抽頭通電， 自感和互感相互抵消。 位移0????a?0?靜鐵芯cDx2L 2 1 2MMMrrllR? ? ??????? ? ? ??????? ? ? ? ? ? ? ?????? ???Ml?2 2 20 0 00/21 /( 2 )2M M MrrN N NLR l l ?? ? ? ?? ? ??? ??? ???????????r?：每段氣隙長(zhǎng)度； ：鐵芯總平均長(zhǎng)度； ：氣隙有效截面積。 ②磁場(chǎng)幾何形狀等結(jié)構(gòu)參數(shù)與電磁轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系。但是，如果是溫度場(chǎng)，溫度在空間的分布是具有梯度的，那么在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中獲得的溫度曲線也是沒有意義的。 溫度修正法 缺點(diǎn)： 這種方法需要具備一定的溫度實(shí)驗(yàn)條件，以得出溫度曲線，因此溫度測(cè)量必須準(zhǔn)確，其發(fā)生的費(fèi)用是很昂貴的。 溫度修正法 通過(guò)實(shí)驗(yàn)先作出一 條準(zhǔn)確的溫度變化引起輸出 值大小的特性曲線。 靈敏度溫度漂移補(bǔ)償 ② 恒流源激勵(lì) 缺點(diǎn)： 受限于材料科學(xué)，補(bǔ)償也只能是近似的，很難尋找到性質(zhì)完全互補(bǔ)的兩種材料，因此補(bǔ)償只能是在某些溫度點(diǎn)上。 優(yōu)點(diǎn) : 所用元件少，使用簡(jiǎn)便，補(bǔ)償是動(dòng)態(tài)進(jìn)行的 。 ● 采用電流源激勵(lì)，由于并聯(lián)支路電阻相同，電流也相同，則在此種情況下，輸出電壓為： 缺點(diǎn)： 當(dāng)應(yīng)變電橋上電阻的溫度系數(shù)不同時(shí)，這種方法失去了溫度補(bǔ)償?shù)男Ч? 差動(dòng)結(jié)構(gòu)恒流源激勵(lì)補(bǔ)償法 其基本思想是將溫度變化引起的測(cè)量誤差，在線路中給予抵消，不致于在輸出信號(hào)中得到反映。 E：彈性模量 半導(dǎo)體材料的 E?值很大，約為 60到 170 晶向的表示方法 晶向：晶面的法線方向 晶面表示方法 : 1???tzsyrxz x y r s t p?pzyx ??? ??? c o sc o sc o s截距式： 法線式： ?密勒指數(shù) 1c o sc o sc o s ??? ???pzpypxtsr1:1:1c o s:c o s:c o s ?? ???1 1 1: : : :abcr s t ?取表示方式 : ][ cba?表示晶面 ?表示晶向 ?表示晶面族 }{ cba?方向余弦 2 2 2c osalabc?????2 2 2c osabc?????2 2 2c osbmabc?????某晶向 [a b c]的方向余弦為： 任意方向（ P方向）電阻變化 σ// σ⊥ p Q 1 2 3 I ????? ????1111RR?σ∥ ： 縱向應(yīng)力 ?σ⊥ ：橫向應(yīng)力 ?π∥ ： 縱向壓阻系數(shù) ?π ⊥ :橫向壓阻系數(shù) 將各個(gè)壓阻系數(shù)向 P、 Q方向投影 ))((2 21212121212144121111// nlnmml ?????? ?????))(( 22212221222144121112 nnmmll ??????? ??????(l1,m1,n1):P方向余弦 ?(l2,m2,n2):Q方向余弦 溫度變化的影響 將溫度變化引折算為應(yīng)變變化： KEE00TEKRTRRRRRT????????????????是材料的彈性模量是應(yīng)力、其中： 對(duì)于康銅絲制成的應(yīng)變片，應(yīng)變絲電阻溫度系數(shù) α = 2 x 1 0 6/ ℃， K = 2 ， 在鋼制彈性梁上，鋼的彈性模量 E = 2 0 x 1 04N / m m2 若環(huán)境溫度變化 1 ℃，則應(yīng)變?chǔ)?= 2 0 x 1 0 2N / m m2 相當(dāng)于每平方厘米受力 2 0 N 電阻應(yīng)變片敏感柵的金屬絲電阻本身隨溫度發(fā)生變化 膨脹系數(shù)不同，使電阻應(yīng)變片產(chǎn)生附加變形 靈敏度系數(shù)的溫度特性 彈性體彈性模量的溫度系數(shù) 橋臂銅引線的熱敏特性 應(yīng)變片自補(bǔ)償法 應(yīng)變片的線柵由兩種電阻溫度系數(shù)不同的電阻絲串聯(lián)而成，這兩種材料的電阻溫度系數(shù)符號(hào)相反，因此在溫度變化時(shí)能使線柵總的電阻變化為零。 ① 為提高金屬電阻應(yīng)變片傳感器的靈敏度，增大激勵(lì)； ② 激勵(lì)增大時(shí)，通過(guò)應(yīng)變片的電流也增大，為避免應(yīng)變絲過(guò)熱，增大應(yīng)變片的物理尺寸； ③ 應(yīng)變片的物理尺寸過(guò)大，則降低其動(dòng)態(tài)性能，增大應(yīng)變片測(cè)量的平均效應(yīng)。 三種測(cè)量橋路的比較 單臂 半橋 全橋 輸出電壓 RRUUEL4?? RRUUEL2?? RRUUEL?? 靈敏度 4EU 2EU EU 非線性誤差 12 RR? 0 0 結(jié)論：提高靈敏度的方法可以通過(guò)提高電源電壓 UE來(lái)實(shí)現(xiàn)。?????????????? xxxRRRRUUUVLLL 全橋線路 計(jì)算條件： ● 使電橋的四個(gè)橋臂為傳感元件工作臂，它們皆隨被測(cè)參數(shù)而變化； ● R 1 、 R 4 的增量和 R 2 、 R 3 的增量符號(hào)彼此相反，即 R1 變化為 R 1 + Δ R ， R 2 變化為 R 2 Δ R ， R 3 變化為 R 3 Δ R ， R 4 變化為 R 4 + Δ R ， R 1 =R 2 =R 3 =R 4 =R 0 當(dāng)被測(cè)量產(chǎn)生變化Δ R 時(shí)，有： 在此種情況下，輸出電壓為： RRURRRRRRRRRRRRUUEEL?????????????????? )(433211 電橋輸出靈敏度： EUURRUS ???1L 結(jié)論： ● 充分利用了雙差動(dòng)結(jié)構(gòu)的作用 (R 1 與 R 2 的差動(dòng)； R 3 與 R 4 的差動(dòng) ) ， U L 為半橋線路輸出電壓的兩倍，為單臂工作輸出電壓的四倍。)1( ???? 當(dāng) n=1 時(shí)， S U 最大。 當(dāng)被測(cè)量產(chǎn)生變化Δ R 時(shí)，有： EEELURRRRRRRRRRURRRURRRRRU)1)(1(34121341433211??????????????? 令：3412RRRRn ??，則當(dāng)11RR??? 時(shí) ELUnnRRU2