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文档简介

1、 电 容 式 传 感 器各种电容式传感器电容式指纹传感器电容式接近开关外形3-1 电容式传感器的工作原理及结构形式 电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，通过电容传感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化。因此电容式传感器的基本工作原理可以用图所示的平板电容器来说明。当忽略边缘效应时，平板电容器的电容为非电量作用 电容量变化电路中电流或电压变化电容式位移传感器的位移测量范围在1um10mm之间，变极距式电容传感器的测量精度约为2%。变面积式电容传感器的测量精度较高，其分辨率可达0.3um。 几种不同的电容式传感器的原理结构图一、变间隙的电容式传感器1、空气介质的变间隙电容式传感器

2、图为这种类型的电容式传感器的原理图。图中2为静止极板（一般称为定极），而极板1为与被测体相连的动极板。当极板1因被测量改变而引起移动时，就改变了两极板间的距离d，从而改变了两极板间的电容C。从上式可知，C与d关系曲线如图所示。极板1极板2C00CC0下极板上移：设动片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：C00CC0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： 在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，大都采用差动式电桥结构。在差动式电容传感器中，其中一个电容器C1的电容

3、随位移增加时，另一个电容器C2的电容则减小，它们的特性方程分别为动极板定极板定极板C1 1C2 2动极板上移：初始位置时，动极板定极板定极板C1 1C2 2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：差动电容式传感器的相对非线性误差和灵敏度分别近似为 比较上述各式可见，电容式传感器做成差动式之后，非线性大大降低了，灵敏度则提高了一倍。与此同时，差动式电容传感器还能减小静电引力给测量带来的影响，并有效地改善由于温度等环境影响所造成的误差。 2、具有固体介质的变间隙电容式传感器 从上述可知，减小极间距离能提高灵敏度，但又容易引起击穿，为此，经常在两极片间再加一层云母或塑料

4、膜来改善电容器的耐压性能，如图所示，这就构成了平行极板间有固定介质的可变空气隙的电容式传感器。云 母变化式当 C1,C3C2.1) 试分析此电路的工作原理；2）画出输出端电压UAB在C1=C2、C1C2、C11，极板宽度为W（图中未给出），其他参数如图所示。在上图中，设=d=1mm，极板为正方形（边长50mm）。1=1，24。试在x为050mm范围内，给出此位移传感器的特性曲线，并进行简要说明。解：该电容式传感器特征方程为：解：将数据代入上式，得 某变极距型电容式位移传感器的有关参数为：初始极距，1mm，r=1，S=314mm2。当极距减小 =10m时，试计算该电容式传感器的电容变化量以及电容的相对变化量。法 下图a为一差动变极距型电容式位移传感器的结构示意图。设计如图b，c两种检测电路，欲利用电路

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