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第5章電容式傳感器主要肉容5,1電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)52電容式傳感器的靈敏度及非線性53電容式傳感器的等效電路(自學(xué))54電容式傳感器的測(cè)量電路55電容式傳感器的應(yīng)用51電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)由絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)平行金屬板組成的平板電容器,果不考慮邊緣效應(yīng),其電容量為(5-1)當(dāng)被測(cè)參數(shù)變化使得S、d或ε發(fā)生變化時(shí),電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變,而僅改變其中一個(gè)參數(shù),就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化,通過測(cè)量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。電容式傳感器可分為變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型三種。影∥面()()圖5-1電容式傳感元件的各種結(jié)構(gòu)形式511變極距型電容傳感器圖5-2變極距型電容式傳感器當(dāng)傳感器的e和S為常數(shù),初始極距為d時(shí),由式(5-1)知其初始電容量C0為(5-2)若電容器極板間距離由初始值d縮小了△d,電容量增大了△C,則有C=C+△C=-5058(5-3)△C圖5-3電容量與極板間距離的關(guān)系在式(5-3)中,若△d4<1時(shí),則展成級(jí)數(shù):△dC=C1++Col1+(5-4)此時(shí)C與Δd近似呈線性關(guān)系,所以變極距型電容式傳感器只有在△dd很小時(shí),才有近似的線性關(guān)系。另外,在d較小時(shí),對(duì)于同樣的△d變化所引起的△C可以增大,從而使傳感器靈敏度提高。但d過小,容易引起電容器擊穿或短路。為此,極板間可采用高介電常數(shù)的材料(云母、塑料膜等)作介質(zhì),如圖5-4所示,此時(shí)電容C變?yōu)镾cdgt(5-5)foE式中:8云母的相對(duì)介電常數(shù),E2=

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