[工學]4、電容式傳感器-在線瀏覽
2025-03-08 10:45本頁面
【正文】 1RLUo+第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學 第四章 電容式傳感器 R2RL+R1+I2C1C2UE當傳感器沒有輸入時， C1=C2。當電源電壓確定后，輸出電壓 Uo是電容 C1和 C2的函數(shù)。 電路的靈敏度與電源電壓幅值和頻率有關 ， 故輸入電源要求穩(wěn)定 。 電路的輸出阻抗與電容 C C2無關 ， 而僅與 R R2及 RL有關 ， 約為 1~100kΩ。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學 第四章 電容式傳感器 三、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。 哈爾濱工業(yè)大學 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 + + R S 觸發(fā)器高電平電壓為： U1 Q=1 C1充電 R1 UFUR A1高電平 雙穩(wěn)態(tài) 翻轉 Q=0 Q=1C2充電 R2 UGUR A2高電平 雙穩(wěn)態(tài) 翻轉 Q=1 Q=0Q=1哈爾濱工業(yè)大學 uAU1ouBU1ouA BouFoUrT1U1uGUroT2tttttuAU1otuBU1ouA BUoouFUrouGUroT2T1tttt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 uA、 uB脈沖寬度不相等時 ， 一個周期 (T1+T2)時間內(nèi)的平均電壓值不為零 。 第四章 電容式傳感器 111 1 2 2111 , 1xxrrUUT R C n T R C nU U U U?? ??12121 UCCCCUxxxxo ???哈爾濱工業(yè)大學 把平行板電容的公式代入上在變極板距離的情況下可得 21112oUU???????式中 , 分別為 Cx Cx2極板間距離 。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學 四、運算放大器式電路 這種線路的最大特點是從原理上克服單個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系 。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學 LCf ?21?第四章 電容式傳感器 五、調(diào)頻電路 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 , 當輸入量導致電容量發(fā)生變化時，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化。 ΔC為傳感器的電容 。 43 影響電容式傳感器精度的因素 及提高精度的措施 哈爾濱工業(yè)大學 第四章 電容式傳感器 ? 電容傳感器的特點 優(yōu)點 : 溫度穩(wěn)定性好： 自身發(fā)熱極小，電容值與電極材料無關，有利于選擇溫度系數(shù)低材料。 結構簡單 ,適應性強： 可以做的非常小巧。 動態(tài)響應好： 可動部分可以做的很輕，很薄，固有頻率能做的很高?？蓽y量振動、瞬時壓力等。 耗能低 哈爾濱工業(yè)大學 缺點 : 輸出阻抗高，負載能力差： 電容值一般為幾十到幾百皮法，輸出阻抗很大，易受外界的干擾，對絕緣部分的要求較高（幾十兆歐以上）。這些電容一般是隨機變化的，將使儀器工作不穩(wěn)定，影響測量精度。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學 第四章 電容式傳感器 一、溫度對電容式傳感器的影響 ? 環(huán)境溫度的改變將引起電容式變換器各零件幾何尺寸的改變，從而導致電容極板間隙或面積發(fā)生改變， 產(chǎn)生附加電容變化 。溫度變化使各零件尺寸變化，可能導致對本來就很小的間隙產(chǎn)生很大的相對變化，從而 引起很大的特性溫度誤差 。 如絕緣材料采用石英、陶瓷等，金屬材料選用低膨脹系數(shù)的鎳鐵合金。 ② 采用差動對稱結構，并在測量線路中對溫度誤差加以補償。溫度對介電常數(shù)的影響隨介質不同而異。 哈爾濱工業(yè)大學 第四章 電容式傳感器 二、漏電阻的影響（絕緣性能） 電容變換器的容抗都很高，特別是在激勵電壓頻率較低時，在與測量線路配接時，當兩極板間總的漏電阻若與容抗相近，就必須考慮分路作用對系統(tǒng)總靈敏度的影響。 哈爾濱工業(yè)大學 第四章 電容式傳感器 三、邊緣效應與寄生參量的影響 邊緣效應 理想條件下，平行板電容器的電場均勻分布于兩極板所圍成的空間，這僅是簡化電容量計算的一種假定。 ① 為克服邊緣效應，首先應增大初始電容量 C0，即增大極板面積，減小極板間隙。 哈爾濱工業(yè)大學 第四章 電容式傳感器 均勻電場 等位環(huán) 電極 電極 邊緣電場 邊緣電場 原理： 等位環(huán)安放在上面電極外，且與上電極絕緣組等電位，這樣就能使上電極的邊緣電力線平直，兩極間電場基本均勻。 哈爾濱工業(yè)大學
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