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文档简介

1、第5章,电容式传感器,主要内容,5.1电容式传感器的工作原理5.2变极距型电容式传感器的非线性5.3电容式传感器的等效电路5.4电容式传感器的信号调节电路5.5电容式传感器的应用,电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量。广泛用于位移、振动、角度、加速度以及压力、差压、液面（料位）、成份含量等方面的测量。特点：结构简单、体积小、分辨率高；可实现非接触式测量；动态响应好；能在高温、辐射和强振动等恶劣条件下工作；电容量小，功率小，输出阻抗高，负载能力差，易受外界干扰产生不稳定现象。,5.1电容式传感器的工作原理,在实际使用中，通常保持其中两个参数不变，而只变其中一个参

2、数，把该参数的变化转换成电容量的变化，通过测量电路转换为电量输出。电容式传感器可分为三种：变极板间距离的变极距型改变极板面积的变面积型改变介质介电常数的变介质型,电容式传感器的结构,5.1.1变面积型电容式传感器,电容改变量与水平位移成线性关系,电容改变量与角位移呈线性关系,5.1.2变介质型电容式传感器,电容增量与被测液位的高度成线性关系,5.1.3变极距型电容式传感器,简化：近似直线关系,击穿问题,一般极板间距在25200um范围内，而最大位移应小于间距的十分之一，因此这种电容式传感器主要用于微位移测量。,变极距型电容式传感器的非线性,单位输入位移所引起的输出电容量变化与成反比关系,非线性

3、误差,非线性误差：,差动结构,差动的好处,灵敏度得到一倍的改善线性度得到改善,一、交流电桥当电桥平衡时有：当电容传感器阻抗Z1变化Z时电桥输出电压为：,5.2电容式传感器的测量电路,将电桥平衡条件带入上式：,(1)传感器阻抗相对变化量(2)桥臂比,(3)桥臂系数K为一复数，可表示为：将代入A=ej,结论：(1)当=1时，|K|为最大值Km又随而变化当=0O时，Km=0.25，输出电压与电源同相位；当=90O时，Km=0.5，输出电压与电源发生90O相移；当=180O时，Km，此时电桥发生谐振，输出电压趋于无限大；(2)当=1时，无论为何值始终为0，则输出与电源同相位；当时，=m，并且m=；当=0时，则=0,5.2.1调频电路,5.2.2变压器式交流电桥,5.2.3运算放大器,对平板电容器：输出电压与输入位移间存在线性关系,5.2.4二极管双T型交流电桥,当传感器没有输入时，C1C2一个周期内流过负载的平均电流为0当传感器有输入时，C1C2,5.2.5脉冲宽度调制电路,变极距型：变面积型：差动脉冲宽度调制电路适用于变极板距离和变面积式差动电容传感器，且为线性特性。,5.3电容式传感器的应用,

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