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第三章电容式传感器 以电容器为敏感元件 将机械位移量转换为电容量变化的传感器称为电容式传感器 电容式传感器 变间隙型 变面积型 变介质型 极板间介质的介电系数 0 真空的介电常数 0 8 854 10 12F m r 极板间介质的相对介电常数 对于空气介质 r 1 3 1电容式传感器的工作原理及特性 3 1 1基本工作原理 平行极板电容器的电容量为 极板2上移 设动极板未移动时极板间距为 0 初始电容量为 电容的相对变化量为 3 1 2电容式传感器的类型和特性 1 变极距型电容传感器 略去高次项 得 所以变极距型电容传感器在设计时要考虑满足 0的条件 且一般 只能在极小的范围内变化 非线性误差与 0有关 其表达式为 传感器的灵敏度为 差动式变间隙型电容传感器 动极板上移时 初始位置时 提高一倍 减小 略去高次项 电容量的相对变化为 非线性误差为 灵敏度 2 变面积型电容传感器 角位移变面积型 电容的相对变化量为 板状线位移变面积型 线性 当其中一个极板发生x位移后 改变了两极板间的遮盖面积S 电容量C同样随之变化 电容的相对变化量为 初始电容C0为 当内筒上移x时 内外筒间的电容C1为 D1 D0 L x 与x成线性关系 同心圆筒形线位移电容式传感器 3 变介电常数型电容传感器 a 单组式平板形厚度传感器 设固定极板长度为a 宽度为b 两极板间的距离为 被测物的厚度和它的介电常数分别为 x和 x 电容的相对变化量为 单组式平板形线位移传感器 设极板宽度为b 板间无介质 2时 传感器的电容量为 插入介质 2后的电容量为 1 CB l d2 d1 2 x CA 所以 电容的相对变
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