第4章电容式传感器-1.

第四章电容式传感器本章要点:1.工作原理、测量电路和应用场合2.消除和减小边缘效应、寄生电容的方法第一节工作原理与类型两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为SC一、工作原理将被测量（如尺寸、压力等）转换成电容量。它本身（或和被测物）就是一个可变电容器。—极板间介质的介电常数，（0r，08.854Fm-1）当被测量的变化使式中的、S或任一参数发生变化时，电容量C也随之变化。二、类型有变极距型、变面积S型、变介电常数型。（一）变极距型（反比关系）（二）变面积型（正比关系）S随形状不同，可能有不同的表达式。12r/rlnl2CllCr/rlnl2r/rln)ll(2r/rlnl2C0121212（三）变介电常数型随结构不同，关系式不同。灵敏度与非线性与（二）相同。a：串联εδεδδabCx0xεδεδδab1δabε1δδabε1C1x0xxx0c：并联x12x0120hkArrlnh)(2rrlnh2C12x120x21r/rlnh2r/rln)hh(2CCCb：并联0xxx0xxεδ)lb(aεδεδδblC第二节转换电路•绝大多数均可用一个纯电容来表示。•在低频时或高温高湿环境下，电容阻抗较大，L和r可忽略。•在高频下电容阻抗变小，L和r不可忽略。一、电容式传感器的等效电路二、电桥电路可消除变极距型传感器的非线性，对变面积型也是线性的。2.紧耦合电桥3.变压器电桥CCC01xCCC02x2x1x1x2x2x1x2x2x1x1x0CCCC2UU)21CCC(U21UCj1Cj1Cj1U无非线性误差代入得当0002x01x2UU:SC,SC1.阻抗电桥：并非两个线圈靠近，一个线圈通过变化电流，另一个线圈就会产生互感。两个线圈互相平放靠近，电感量大，称作紧耦合；将两个线圈斜放，互感量小，叫作松耦合；两线圈彼此垂直放,由于磁力线不能被切割，没有互感作用，称为无耦合。谐振式调幅电路调频电路000CL21fCCC三、二极管双T形电路)CC(TURR)R2R(RR)II(RRRRU21E2LLL2C1CLL0适用于具有线性特性的单组式和差动式电容传感器。T+U-Ut1t2tUiL四、差动脉冲调宽电路（也称差动脉宽调制电路）利用对传感器电容的充放电，使电路输出脉冲的宽度随电容式传感器的电容量变化而变化，通过低通滤波器就能得到对应被测量变化的直流信号。不论对于变面积型或变间隙型传感器，均能获得线性输出。1211AUTTTU1212BUTTTU21211BA0TTTTUUUUr11111UUUlnCRT而r11222UUUlnCRT21211021CCCCUU,RRR则设Tt,UUUUUlnRCte1UUrff11RCt1f时设触发器输出高电平为U11）与电桥电路相比：只采用直流电压，无需振荡器，也不存在对载波波形纯度等的要求。输出信号一般为100kHz~1MHz的矩形波，直流信号只需经低通滤波器简单地引出。2）与二极管线路（双T型）相似，不需相敏解调器，即能获得直流输出。五、运算放大器电路，能克服变极距型电容传感器的非线性，但要求A和Zi足够大。00xxx0uSuCu,SCuCCuCj/1Cj/1u得代入将当A较大，输入阻抗Zi较大时，Thanks！