[工學]第五章電容式傳感器-展示頁
2025-02-26 07:13本頁面
【正文】 表明電容量 C與位移 x成 線性 關系。 四、變介電常數式電容傳感器 （ a） 圖為測電介質 厚度 ?x； （ b） 圖為測 位移量 x； （ c） 圖為測液面 位置和 液量 ； （ d） 圖為根據介質的介電常數隨溫度 、 濕度 、容量改變來 測溫度 、 濕度 、 容量 等 。 靈敏度 提高一倍 非線性誤差 降低了 ? 一般變極距式電容傳感器的初始電容在20~100pF之間，極距間距離在 25~200um的范圍內， 最大位移應小于初始間距的 1/10。 ? 克服某些外界因素（例如電源電壓、環(huán)境溫度等）對測量的影響。當動極板向上移動后， C1增大，C2減小， C1和 C2形成差動變化，經過信號轉換電路后，靈敏度提高一倍線性也得到了改善。 ? 相對非線性誤差： %100/%100/)/(0020 ??????? ddddddL?可簡化為 三、差動式變間距電容傳感器 在實際應用中，為了 提高靈敏度，減小非線性誤差， 大都采用差動式結構。 ?d， 其電容量 dSC ??二、變極距式電容傳感器 當 ?dd0時， 0000011ddCCdddSC ?????????? ?? ??? 此外 由上式和曲線圖可以看出， d0 越小，靈敏度越高，但非線性增加 。這一類傳感器多用于檢測直線位移、角位移、尺寸等參量。 當極板的齒數為 n時， ?????? ????? xdbCnnCC xx ?0xd bnnCCCCC xx ???????????? ?00靈敏度為 dbnxCK ??????? 為單極板的 n倍。 右圖為齒形極板，也是變面積式電容傳感器。 ??? 00 CCCC ?????? 靈敏度： ???0CCK ????（常數） ? 平板式極板做線位移測量最大不足之處是對移動極板 平行度 要求高，稍有傾斜則極距 d 變化，影響測量精度。 設外圓筒的 內半徑、 內圓筒的外半徑分別為 R和 r，兩者原來的遮蓋長度為 h0，電容量與位移成正比： Cx A A ? ?? ?0002 1 l n /xhx xCCR r h?? ? ??? ? ?????3. 角位移 當動極板有一個角位移 θ時，與定極板的遮蓋面積就改變，從而改變了兩極板間的電容量。 dSC ??1. 平板形直線位移 極板起始覆蓋面積為 S＝ a b， 定極板定極板動極板動極板 沿活動極板寬度方向移動 ?x，則改變了兩極間覆蓋面積。 d、 S、 ? (?r)變化 ?C變化 U（或 I、 f） 變化 ? 電容式傳感器可分為三種類型： 變間隙式 （ 變極距式 、變間距式 ） 、 變面積式 和 變介電常數式 。 dAdAC r??? 0??dSdSC r??? 0?? 當被測量使得 S、 d或 ?發(fā)生變化時 ， 電容量 C也隨之變化 。 多數場合下，電容器是由兩個金屬平行板組成，且以 空氣 為介質。 優(yōu)點： ● 結構簡單，可以不用有機材料和磁性材料構成，所以能在高溫、輻射和強烈振動等惡劣條件下工作； ● 可非接觸測量 ； ● 靈敏度高；響應時間短，適合在線和動態(tài)測量； ● 極間的相互吸力十分微小，保證了比較高的測量精度； 缺點： 易受分布電容和外界干擾的影響，負載能力弱，存在非線性等。第五章 電容傳感器 電容式傳感器的工作原理及結構形式 電容式傳感器的等效電路 電容式傳感器的測量電路 電容式傳感器的應用 電容式傳感器是以各種類型的電容器作為傳感器元件，將被測 非電量 的變化轉換為 電容量 變化的一種傳感器。 電容器在電子儀表中作為 元器件 來使用，在非電量電測中作為 傳感器 來使用。 第一節(jié) 電容式傳感器工作原理及結構形式 電容式傳感器是一個具有 可變參數 的電容器。如果不考慮邊緣效應，電容器的電容量 ： S —— 兩平行極板所覆蓋的面積； d —— 兩平行極板之間的距離； ? —— 極板間介質的介電常數； ?0 —— 真空介電常數 （ 1012 F?m1） ?r —— 介質相對真空的介電常數 ， ?r空氣 ≈1， 其它介質 ?r 1。 一般保持其中兩個參數不變而僅改變另 一個參數 ， 就可把該參數的變化轉換為電容量的變化 。 （ a）、（ b）變間隙式；（ c）、（ d）、（ e）、（ f）變面積式； （ g）、（ h）變介電常數式 一、變面積式電容傳感器 包括角位移和線位移（平板形直線位移、圓筒形直線位移） 變面積式電容傳感器輸入輸出成 線性 關系（忽略邊緣效應），但靈敏度較低，適用于 較大直線位移 及 角位移 測量。忽略邊緣效應，改變后的電容量為 初始電容： dabC ??0xd bCd xbbad xab
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