差動變面積式電容位移傳感器設計-閱讀頁
2025-07-19 21:25本頁面
【正文】 的閾值電壓UTH，并引起如下的正反饋過程： 使uo2迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uo1迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進入第二暫穩(wěn)態(tài)。 這樣，周而復始，電路不停的在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間震蕩，輸出端產生了矩形脈沖。使輸出信號能與輸入機械位移成線性關系。 圖8. 差分放大電路 從圖中可以看到AA2兩個同相運放電路構成輸入級，在與差分放大器A3串聯組成三運放差分放大電路。因為電路中R1=RR3=RR5=R6，故可導出兩級差模總增益為：通常，第一級增益要盡量高，第二級增益一般為1~2倍，這里第一級選擇100倍，第二級為1倍，則取R3=R4=R5=R6=10KΩ，要求匹配好，一般用金屬膜精密電阻，阻值可在10 KΩ到幾百KΩ間選擇。這里取Rp=1 KΩ,則可由上式求得Rl=99Rp/2= KΩ取標稱值51 KΩ。A1和A2應選用低溫飄、高K的運放，性能一致性要好。工作原理如下：新號通道把輸入的被測信號選頻放大后，輸給相敏檢波器的一端；參考通道在參考信號的觸發(fā)下，輸出相位可調的、與輸入信號同頻的占空比1：1的方波；相敏檢波器比較兩路信號后輸出直流信號；直流放大器經過低通濾波和進一步放大后輸出直流信號，其幅度與兩路輸入信號幅度和它們的相位差成比例。它的作用有兩個：一是抑制噪聲，二是實現對正弦信號或調頻信號進行幅值和相位的檢測。若原來的被測信號是緩變新號，則首先必須調制成頻域信號，才能進行后續(xù)的相關檢測。當U3out0時，JFET截止，信號從正極輸入，放大倍數是1，此時U1out0。 低通濾波器是讓某一頻率以下的信號分量通過，而對該頻率以上的信號分量大大抑制的電容、電感與電阻等器件的組合裝置。 此次采用的低通濾波器截至頻率為40HZ。五、誤差分析 測量系統(tǒng)的誤差由方法誤差、環(huán)境誤差、裝置誤差、數據處理誤差等幾部分組成。 固定誤差指差動電容器結構所造成的誤差，這是系統(tǒng)論證時要結合精度要求綜合考慮的。：由于對差動電容傳感器的電容，電橋的非線性誤差可以忽略，所以不影響本次設計。：我們盡量通過電路的優(yōu)化除去干擾，如通過高共模抑制比儀放以及低通濾波器進行改進。這這期間，我去過圖書館翻書籍，也重修研究了教材上的理論知識。此外，通過這次課設，我還體會到了工具的重要性，包括工具書和軟件操作等方面。 總之，本次課程設計加強了我對傳感器的認識，更重要的是，它讓我掌握了做設計應有的環(huán)節(jié)與步驟，真正提高了學以致用的能力。傳感器原理及應用。測控電路。模擬電子技術基礎。非電量電測技術。實驗原理：傳感器由兩定片和一組動片組成。設上層定片與動片形成電容為C1，下層定片與動片形成電容為C2，當將C1和C2接入橋路作為相鄰兩臂時，橋路的輸出電壓Uo與電容量的變化有關，其關系為Uo=UifM(C1C2)式中，S=xL,L為極板覆蓋寬度，則ΔC=2L/d可得Uo=2UifM即輸出電壓值與動片位置成正比關系，而動片與橫梁連在一起，通過給橫梁施加壓力，使其位移改變，從而達到改變動片位置的目的。有關旋鈕的位置：音頻振蕩器5Kz、F/V表打到2V檔。（2）將測量系統(tǒng)調零。（3）適當調整差動放大器的放大倍數，使在秤生平臺上放上數量的砝碼時電壓表指示不溢出。然后逐個加上砝碼，讀出表頭讀數。關閉主副電源。注意事項：（1） 砝碼不宜太重，以免梁端位移過大。實驗：差動變面積式電容傳感器的靜態(tài)及動態(tài)特性實驗目的：電容式傳感器具有多種形式，本儀器中差動變面積式傳感器由兩組定片和一組動片組成。如將上層定片與動片形成的電容定為Cx1，下層定片與動片形成的電容定為Cx2，當將Cx1與Cx2接入橋路作為相鄰兩臂時，橋路的輸出電壓與電容量的變化有關。有關旋鈕的初始位置：差動放大器增益旋鈕置于中間，F/V表置于2V檔。（2）F/V表打到20V。（3）轉動測微頭，記下此時測微頭的讀數，直至電容動片與上（或下）靜片覆蓋面積最大為止。并開始以反方向旋動，同上法，記下X（mm）及V（mv）值。S=△V/△X（式中△V為電壓變化，△X為相應的梁端位移變化），并作出VX關系曲線。數據記錄與數據處理：X(mm)V(mv)0作VX關系
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