还剩13页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
3.2电容式传感器
3.
2.1电容式传感器的工作原理由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器,如果不考虑边缘效应,其电容量为当被测参数变化使得S、d或ε发生变化时,电容量C也随之变化如果保持其中两个参数不变,而仅改变其中一个参数,就可把该参数的变化转换为电容量的变化,通过测量电路就可转换为电量输出电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介电常数型三种1.变间隙型电容传感器变间隙式电容式传感器当传感器的εr和S为常数,初始极距为d0时,初始电容量C0为若电容器极板间距离由初始值d0缩小了Δd,电容量增大了ΔC,则有在式中,若Δd/d01时,则展成级数此时C与Δd近似呈线性关系,所以变极距型电容式传感器只有在Δd/d0很小时,才有近似的线性关系另外,在d0较小时,对于同样的Δd变化所引起的ΔC可以增大,从而使传感器灵敏度提高但d0过小,容易引起电容器击穿或短路为此,极板间可采用高介电常数的材料(云母、塑料膜等)作介质如图所示,此时电容C变为式中εg—云母的相对介电常数,εg=7;ε0—空气的介电常数,ε0=1;d0—空气隙厚度;dg—云母片的厚度放置云母片的电容器云母片的相对介电常数是空气的7倍,其击穿电压不小于1000kV/mm,而空气仅为3kV/mm因此有了云母片,极板间起始距离可大大减小一般变极板间距离电容式传感器的起始电容在20~100pF之间,极板间距离在25~200μm的范围内最大位移应小于间距的1/10,故在微位移测量中应用最广2.变面积式电容传感器被测量通过动极板移动引起两极板有效覆盖面积S改变,从而得到电容量的变化当动极板相对于定极板沿长度方向平移Δx时,则电容变化量为式中C0=ε0εrba/d为初始电容电容相对变化量为这种形式的传感器其电容量C与水平位移Δx呈线性关系直线位移型电容传感器原理图3.变介质式电容式传感器此时变换器电容值为电容式液位变换器结构原理图式中C0——由变换器的基本尺寸决定的初始电容值即可见此变换器的电容增量正比于被测液位高度h
3.
2.2.电容式传感器的测量电路1.运算放大器电路由于运算放大器...。