最新電容式位移傳感器1精品ppt課件教學(xué)文案

1、電容式位移傳感器1 S S 極板的遮蓋面積，單位為極板的遮蓋面積，單位為m m2 2； 極板間介質(zhì)的介電系數(shù)；極板間介質(zhì)的介電系數(shù)；兩平行極板間的距離，單位為兩平行極板間的距離，單位為m m；0 0 真空的介電常數(shù)，真空的介電常數(shù)，0 0 =8.854 =8.8541010-12-12 F/m F/m；r r 極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)，對于空氣介質(zhì)，極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)，對于空氣介質(zhì)，r r 11。1.1.基本工作原理基本工作原理平行極板電容器的電容量為：平行極板電容器的電容量為：）（130 S S Cr）（23 000000CSSSC下極板上移：設(shè)動片未移動時極板間距為000 SC初始電

2、容量為：電容的相對變化量為：）（3310000 CC時，當(dāng)1/0）（4313020000 .CC略去高次項，得：）（5300 CC 所以變極距型電容傳感器在設(shè)計時要考慮滿足0的條件。且一般只能在極小的范圍內(nèi)變化。 ）（73120200 SCKr非線性誤差與/0有關(guān)。其表達式為： ）（）（63 %1000020r傳感器的靈敏度為：）（73120200 SCKr 差動式變間隙型電容傳感器差動式變間隙型電容傳感器1000011 CSCCC1000021 CSCCC0201,動極板上移：02100 SC 初始位置時，圖2 差動式變間隙型時，當(dāng)1/0.13020001CC.13020002CC）（832

3、2300021 .CCCC）（123200 CCK）（11310010020030 %r提高一倍減?。?03200 CC略去高次項：電容量的相對變化為 ：）（）（）（93 12402000 CC非線性誤差為： 靈敏度：角位移變面積型2.2 2.2 變面積型電容傳感器變面積型電容傳感器 S C 0，當(dāng)0）（1331100 CS CCC，當(dāng)00CC顯然：電容C 與角位移呈線性關(guān)系。 動片定片圖4 角位移式）（143 1 00axCxabCCCx線性關(guān)系圖5 直線位移式axCC0 當(dāng)其中一個極板發(fā)生x位移后，改變了兩極板間的遮蓋面積S ，電容量C同樣隨之變化。圖6 厚度傳感器2.3 2.3 變介電

4、常數(shù)型電容傳感器變介電常數(shù)型電容傳感器 單組式平板形厚度傳感器單組式平板形厚度傳感器 圖7 厚度傳感器的等效電路）（1530321 abCCCCxx 設(shè)固定極板長度為a、寬度為b、兩極板間的距離為；被測物的厚度和它的介電常數(shù)分別為x和 ,則單組式平板形線位移傳感器單組式平板形線位移傳感器 設(shè)極板寬度為b，板間無介質(zhì)2時，傳感器的電容量為：）（1632110 ddblC圖8 線位移傳感器圖9 線位移傳感器等效電路插入介質(zhì)2 后的電容量為：）（173 111212211ddxlbddbxCCCBA）（183121212100 ddlxCCC所以該式表明：電容量C與位移x成線性關(guān)系。二、二、 電容式

5、傳感器的測量電路電容式傳感器的測量電路 電容式傳感器中電容值以及電容變化值都十分微小, 這樣微小的電容量還不能直接為目前的顯示儀表所顯示, 也很難為記錄儀所接受, 不便于傳輸。這就必須借助于測量電路檢出這一微小電容增量, 并將其轉(zhuǎn)換成與其成單值函數(shù)關(guān)系的電壓、電流或者頻率。電容轉(zhuǎn)換電路有調(diào)頻電路、運算放大器式電路、二極管雙T型交流電橋、脈沖寬度調(diào)制電路等。 1、 調(diào)頻測量電路調(diào)頻測量電路 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(dāng)輸入量導(dǎo)致電容量發(fā)生變化時, 振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化。 雖然可將頻率作為測量系統(tǒng)的輸出量, 用以判斷被測非電量的大小, 但此時系統(tǒng)是非線性的, 不易

6、校正, 因此加入鑒頻器, 將頻率的變化轉(zhuǎn)換為振幅的變化, 經(jīng)過放大就可以用儀器指示或記錄儀記錄下來。調(diào)頻測量電路原理框圖如圖 10 所示。 圖10 調(diào)頻測量電路原理框圖式中: L振蕩回路的電感; C振蕩回路的總電容，C=C1+C2+C0C。 其中, C1為振蕩回路固有電容; C2為傳感器引線分布電容; C0C為傳感器的電容。 21)(21LCf圖 10 中調(diào)頻振蕩器的振蕩頻率為 (3 - 19) 當(dāng)被測信號為0時, C =0, 則C =C1+C2+C0, 所以振蕩器有一個固有頻率f0, f0= (3 - 20) 當(dāng)被測信號不為 0 時, C0, 振蕩器頻率有相應(yīng)變化, 此時頻率為 21021)

7、(21LCCCffLcccf021021)(21 調(diào)頻電容傳感器測量電路具有較高靈敏度, 可以測至0.01 m級位移變化量。頻率輸出易于用數(shù)字儀器測量和與計算機通訊, 抗干擾能力強, 可以發(fā)送、接收以實現(xiàn)遙測遙控。 (3 - 21)圖11 運算放大器電路原理圖2、 運算放大器式電路運算放大器式電路 運算放大器的放大倍數(shù)K非常大, 而且輸入阻抗Zi很高。運算放大器的這一特點可以使其作為電容式傳感器的比較理想的測量電路。 圖 11是運算放大器式電路原理圖。Cx 為電容式傳感器, 是交流電源電壓, 是輸出信號電壓, 是虛地點。 由運算放大器工作原理可得iU0U (3 - 22) 如果傳感器是一只平板電容, 則Cx =A/d, 代入式(3 - 22), 有 dAcUUi0式中“-”號表示輸出電壓 的相位與電源電壓反相。 式（3 - 23）說明運算放大器的