[工學(xué)]第五章電容式傳感器-在線瀏覽
2025-04-06 07:13本頁面
【正文】 C x ????????? ???? 0)(axCxdbCCCx?????????00??C與 ?x成線性關(guān)系 ax?? 外圓筒不動(dòng)，內(nèi)圓筒在外圓筒內(nèi)作上、下直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng) θ＝ 0 時(shí)，則 dSC ??0當(dāng) θ≠0時(shí) ， 則 ?????? 001CCdSC ???????? ??? 這種形式的傳感器電容量 C與角位移 θ是成 線性 關(guān)系的。因此在一般情況下，變面積式電容傳感器常做成圓筒形的?？稍黾诱谏w面積，提高分辨率和靈敏度。 移動(dòng) ?x后 00 nCC ??變面積式電容傳感器的特性總結(jié) 變面積式電容傳感器的輸出特性在一小段范圍內(nèi)是線性的 ，靈敏度是常數(shù)。 CA A 1實(shí)際特性 2理論特性 設(shè)初始電容 00 dSC ?????????? ?????????? ?????????? ???????2020000011111dddddSdddSddSdSC????? 若電容器極板距離由初始值 d0變化了 ?d， d1 = d0177。 0001 ddCCCC ????? ?00dCdCK ????? 靜態(tài)靈敏度： 這時(shí) ?C 與 ?d 近似呈 線性 關(guān)系，所以改變極板距離的電容式傳感器往往是設(shè)計(jì)成 ?d 在 極小的范圍內(nèi) 變化。中間為動(dòng)極板（接地），上下兩塊為定極板。 ?0?0d1d2C1C2S 差動(dòng)平板式電 容傳感器結(jié)構(gòu)圖 CCC ??? 01 CCC ??? 02dddddd ?????? 0201 ,動(dòng)極板上移 ： 021 ddd ??0021 dSCCC ????? 初始位置時(shí) ])()(1[ 3020001 ???????????ddddddCC])()(1[ 3020002 ???????????ddddddCC電容總的變化為 ： ])(22[ 300021 ???????????ddddCCCC電容相對(duì)變化為 ： ])()(1[2 402000??????????? d dd dd dC C002 d dCC ???當(dāng) ?d /d0 1 時(shí)，略去高次項(xiàng) 近似成線性 靈敏度 002dCdCK ?????相對(duì)非線性誤差 %100%100)/(2)/(2 20030 ????????? ???????ddddddL?? 使靈敏度提高一倍，非線性誤差也大為減少。 ? 減小靜電引力的影響。變間距式電容傳感器的靈敏度高，可利用被測部件作為動(dòng)極板實(shí)現(xiàn) 動(dòng)態(tài)非接觸測量 ，故廣泛應(yīng)用于 微小位移和壓力 的測量。 以（ b）為例，其電容量為 1122A1??ddbxC ??? ?121B1?ddxlbC ???式中 b —— 極板寬度 。 表 51 幾種介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù) 根據(jù)上表，分析不同介質(zhì)對(duì)變介電常數(shù)電容器的影響。 它們常用來測量糧食、紡織品、木材或煤炭等固體介質(zhì)的溫度或濕度 ，當(dāng)被測介質(zhì)受到外界溫度或濕度影響時(shí)，其介電常數(shù)發(fā)生變化，從而引起電容量發(fā)生變化。 變面積式 可按位移的形式分為 線位移 （ 平板形 和 圓筒形 ）和 角位移 兩種 。 ? 一般來說 ， 差動(dòng)式要比單組式的傳感器好 。 ? 絕大多數(shù)電容式傳感器可制成 一極多板 的形式 。 多片型相當(dāng)于一個(gè)大面積的單片電容傳感器 ， 但是它能縮小尺寸 ， 也可提高靈敏度 。 一極多板電容式傳感器 第二節(jié) 電容式傳感器的等效電路 RP為并聯(lián)損耗電阻 ， 它代表極板間的泄漏電阻和介質(zhì)損耗 。 由等效電路可知，等效電路有一個(gè)諧振頻率，通常為幾十兆赫，當(dāng)工作頻率等于或接近諧振頻率時(shí)，諧振頻率破壞了電容的正常作用。 RS代表串聯(lián)損耗 ，即引線電阻、電容器支架和極板的電阻。因此只有在很高的工作頻率時(shí)，才加以考慮。它與電容器的結(jié)構(gòu)和引線的長度有關(guān)。 一、 橋 式電路 二、雙 T形 電 橋電路 三、調(diào)頻電路 四、脈沖寬度調(diào)制電路 一、橋式電路 電容傳感器包括在電橋內(nèi) ， C1 與 C2 以差動(dòng)形式接入相鄰兩個(gè)橋臂 ， 另兩個(gè)橋臂可以是 電阻 、 電容 或 電感 ， 也可以是變壓器的兩個(gè) 次級(jí)線圈 。 右圖中另外兩橋臂為次級(jí)線圈 ，使用元件少 ， 橋路內(nèi)阻小 ， 應(yīng)用較多 。 高頻電源可以是對(duì)稱方波或正弦波 。 當(dāng)傳感器沒有輸入時(shí) ， C1=C2。 此時(shí)電容 C1很快被充電至電壓 E， 電源 E經(jīng)
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