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文档简介

传感器技术与应用4.3电容传感器测量电路电容传感器的等效电路包括:

传感器电容C0

；A、B两端导线分布电容Cp，Cp>C0。传输线的电感L0、电阻R（小）；极板等效漏电阻Rg；

1)电容传感器的等效电路电容传感器中电容值变化都很微小，必须通过测量电路将电容变化转换为电流、电压、频率的变化。变压器式交流电桥测量系统电容传感器为两个桥臂为差动形式

代入：

交流电桥的输出电压为

2)电桥电路极板在中间位置时

将上式带入后，输出电压与位移变化成理想线性关系

2)电桥电路

动片上移时两电容分别变化为交流电桥的多种形式

2)电桥电路一个周期内负载RL

上输出电压URL与电容的差值(C1-C2)成正比。

式中：M为常数；UE

、f为电源电压幅值和频率。3)二极管双T型电路UE高频对称方波电源，D1、D2二极管，特性相同；C1、C2传感器差动电容；R1、R2为固定电阻，RL负载。一个周期内RL上的平值电压为

工作原理分析双T型电路动画

负载上电流：IL’=I1’（放电）+I2’（电源）t=t2

，UE正半周，D1导通，D2截止C1=C2时IL=IL’大小相等方向相反,一个周期内负载电阻上电压平均值为

t=t1

，UE负半周，D1截止，D2导通

负载上电流：IL=I1（电源）+I2（放电）3)二极管双T型电路t>0电路接通，C1充电至UC1=UE

；电路原理框图4）差动脉冲调宽电路电路组成A1、A2比较器；FF双稳态触发器作输出;VD1、VD2与电阻R1、R2组成充放电回路；Uf参考直流电压，与C、D电压比较;电容Cx1、Cx2为传感器差动电容。波形图低通输出4）差动脉冲调宽电路

式中：U1为触发器输出高电平值C1=C2，UC、UD放电时间相同，输出平均电压U0=0；C1≠C2，输出平均电压U0≠0，若C1＞C2，输出A、B两点的平均值等于UA、UB之差。双稳态的两个输出端各产生一调制脉冲，脉冲宽度受C1、C2调制。输出为两端之差：

T=RC若R1=R2输出电压与两个传感器电容的差值成正比

变面积型，输出与两电容的面积差值成正比

变极距型，输出与两电容的极距差值成正比

输出电压与两个充放电回路时间常数的差成正比4）差动脉冲调宽电路

输入

输出

对于单极板平板电容器传感器，输出电压U0与机械位移δ成线性关系，解决了单电容的非线性关系问题。

输出5.运算放大器式电路谐振曲线6．调频电路

调频测量电路把电容传感器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入被测信号使电容发生变化时，振荡器的振荡频率发生变化。由于系统是非线性的，必须加入鉴频器将频率变化转化换为电压的变化。总结与思考总结电容传感器的几种测量电路：

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