第四章電容式傳感器-文庫吧資料
2024-11-01 13:40本頁面
【正文】 層屏蔽電纜 。而發(fā)散的邊緣電場發(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)來消除邊緣效應(yīng)。 當(dāng)考慮電場的邊緣效應(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 ? 溫度變化對介質(zhì)介電常數(shù)的影響 使傳感器電容改變，帶來溫度誤差?；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)對于空間隙電容式傳感器來說更顯重要，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)非接觸測量 ,具有平均效應(yīng)：非接觸測量回轉(zhuǎn)工件的偏心、振動等參數(shù)時(shí)，由于電容具有平均效應(yīng)，可以減小表面粗糙度對測量的影響。動態(tài)響應(yīng)好。能在高溫，低溫，強(qiáng)輻射，強(qiáng)磁場等惡劣環(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，近年來又采用在陶瓷或石英上進(jìn)行噴鍍金或銀的工藝。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 167。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 雙穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器 R2 A1 A2 VD2 VD1 R1 uAB C2 C1 Q Q A G B F UR 比較器 循環(huán)工作 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 U0平均值為零 U0平均值不為零 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 設(shè) R1=R2 與電容差值成正比 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 三、運(yùn)算放大器式電路 這種線路的最大特點(diǎn)是從原理上克服單個(gè)變間隙電容式傳感器的非線性，使 輸出與輸入動極板位移成線性關(guān)系 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 二、差動脈沖寬度調(diào)制電路 差動脈沖調(diào)寬電路利用 對傳感器電容的充放電 使電路輸出脈沖的寬度隨傳感器電容量變化而變化。 。 、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。在這種情況下，每當(dāng)改變激勵(lì)頻率或者更換傳輸電纜時(shí)都必須對測量系統(tǒng)重新進(jìn)行標(biāo)定。下面專門討論。 42 電容式傳感器的測量電路 測量線路是電容傳感器的一個(gè)重要組成部分，其主要作用為： ① 給電極提供一個(gè)合適的激勵(lì)源，以便在形成的電場中實(shí)現(xiàn)能量變換； ② 檢測出電場能量的變化，形成可供實(shí)用的電信號； ③ 在可能條件下，實(shí)現(xiàn)傳感器特性的線性化處理與信號變換。 δ δ C1 C2 動極板上移 Δδ 1，則C1增大， C2減小，初始電容用 C0來表示，則 ： 差動電容器輸出： 忽略高次項(xiàng)： 靈敏度提高一倍，非線性誤差減小。 ③為改善非線性，可以采用差動式。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 時(shí)，展開為級數(shù)形式 因 ，忽略高次項(xiàng) 上式表明，在 條件下，電容的變化與極板 間距變化量近似是線性關(guān)系。 可見，輸出電容 C與液面高度 x 成線性關(guān)系。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 二、變介電常數(shù)型電容傳感器 （主要測量厚度、液位、介值的溫度和濕度等） x h 2r 2R ε0 ε1 類型 1： 被測液體的液面在電容式傳感器元件的兩同心同柱型電極間變化時(shí)，引起極間不同介電常數(shù)的高度發(fā)生變化，導(dǎo)致電容的改變。 ① 增大初始電容 C0可以提高傳感器的靈敏度； ② 極板寬度 a的大小不影響靈敏度，但不能太 小，否則邊緣電場影響增大，非線性將增大； ③ △ X變化不能太大，否則邊緣效應(yīng)會使傳感器 特性產(chǎn)生非線性變化。而圓柱形結(jié)構(gòu)受極板徑向變化的影響很小，成為實(shí)際中最常用的結(jié)構(gòu)。 + + + 第四
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