09cgq04_1電容式傳感器原理性能.ppt

1、09cgq04_1,1,第四章 電容式傳感器,4-1 工作原理與類型,平板電容器,一.工作原理,被測量的變化 , r , S 之一變化 電容量C變化,二.類型,09cgq04_1,2,1.變極距型（型）,原理非線性；,差動(dòng)式接法改善,09cgq04_1,3,2.變面積型（S型）,柱 形 結(jié) 構(gòu),線性,09cgq04_1,4,柱 形 結(jié) 構(gòu) 演示,09cgq04_1,5,平面線位移型,柱面線位移型,09cgq04_1,6,09cgq04_1,7,3.變介電常數(shù)型（ 型）,兩電容器串聯(lián),09cgq04_1,8,一.電容器的等效電路,低頻：,Ce=C0+Cp,4-2 轉(zhuǎn)換電路,Re=Rg,高頻：,C

2、e=C0+Cp,re=r,09cgq04_1,9,損耗角tan:,有功損耗的大小,頻率限制:,諧振頻率的1/31/2,二.電橋電路,09cgq04_1,10,E:對稱方波,三.二極管雙T形電路,平衡時(shí)： C1=C2，i1=i2,測量時(shí)： C1C2， i1 i2 ,URf(C1-C2),C1:正半周充電， 負(fù)半周放電i1; C2:相反.,09cgq04_1,11,四.差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路,C1=C2: A點(diǎn)脈寬=B點(diǎn)脈寬,uAB=0,C1C2:A點(diǎn)脈寬B點(diǎn)脈寬, uAB0,09cgq04_1,12,輸出電壓：,線性,五.運(yùn)算放大器式電路,與成正比,09cgq04_1,13,4-3主要性能、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)

3、,一.主要性能,1.靜態(tài)靈敏度kg,變極距型：,圓柱形（變面積）：,09cgq04_1,14,特點(diǎn)：,(1)變面積與變型靈敏度kg為常數(shù) (2)差動(dòng)接法可提高靈敏度kg,2.非線性,變極距型：,測量范圍很小。 ：0.01微米零點(diǎn)幾毫米,09cgq04_1,15,差動(dòng)接法,線性改善,靈敏度提高,二.電容傳感器的特點(diǎn),1.優(yōu)點(diǎn),高靈敏、高精度、高分辨力(0.001m) 結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)；溫度穩(wěn)定性好； 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；,09cgq04_1,16,2.不足,(1)輸出阻抗高（108），負(fù)載能力差;,(2)寄生電容大.,三.設(shè)計(jì)要點(diǎn),1.減小溫度、濕度的影響,(1)選材： 溫度系數(shù)小;吸濕性?。?絕緣性

4、好；,(2)結(jié)構(gòu)工藝：差動(dòng)結(jié)構(gòu)；,(3)改進(jìn)電路：電路補(bǔ)償；提高頻率。,09cgq04_1,17,2.減小邊緣效應(yīng),(1)減小極間距； (2)減小電極厚度； (3)增設(shè)等位環(huán)。,3.減小寄生電容,(1)增加傳感器的原始電容C0： 減??；增大S;增大。,(2)良好接地與屏蔽：,09cgq04_1,18,4.驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù),雙屏蔽,1:1放大器： 使芯線與內(nèi)屏蔽層等電位而無分布電容。,（小電容傳感器）,09cgq04_1,19,5.整體屏蔽技術(shù),接地點(diǎn)的選擇； 特別適于變壓器電橋,09cgq04_1,20,小結(jié)：,1.電容傳感器原理,被測量電容的變化（, r , S） 電壓（流）的變化。,2.分類,變極距型；變面積型；變介電常數(shù)型,3.轉(zhuǎn)換電路,輸出電壓與電容成正比。 電橋、二極管雙T型、 差動(dòng)脈沖寬度、運(yùn)算放大器,09cgq04_1,21,4.靜態(tài)靈敏度,復(fù)習(xí)P67-80,預(yù)習(xí)P80-89,習(xí)題P89.2,變極距型：,差動(dòng)接法：,09cgq04_1,22,提綱 第四章 電容式傳感器,4-1 工作原理與類型,一.工作原理,二.類型,1.變極距型（型）,2.變面積型（S型）,3.變介電常數(shù)型（ 型）,一.電容器的等效電路,4-2 轉(zhuǎn)換電路,二.電橋電路,三.二極管雙T形電路,四.差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路,五.運(yùn)算放大器式電路,4-3主要性能、特點(diǎn)及設(shè)計(jì),一.主要性能,1.靜態(tài)靈敏