五电容式传感器.pptVIP

第五章 电容传感器 2.圆筒形直线位移传感器 外圆筒不动，内圆筒在外圆筒内作上、下直线运动。设外圆筒的内半径、内圆筒的外半径分别为R和r，两者原来的遮盖长度为h0，电容量与位移成正比： 变面积式电容传感器的特性总结 变面积式电容传感器的输出特性在一小段范围内是线性的，灵敏度是常数。这一类传感器多用于检测直线位移、角位移、尺寸等参量。 三、差动式变间距电容传感器 在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性误差，大都采用差动式结构。中间为动极板（接地），上下两块为定极板。当动极板向上移动后，C1增大，C2减小，C1和C2形成差动变化，经过信号转换电路后，灵敏度提高一倍线性也得到了改善。 一般变极距式电容传感器的初始电容在20~100pF之间，极距间距离在25~200um的范围内，最大位移应小于初始间距的1/10。变间距式电容传感器的灵敏度高，可利用被测部件作为动极板实现动态非接触测量，故广泛应用于微小位移和压力的测量。 调频（FM）电路 TTL电平的高电平和低电平电压范围分别是多少伏？ 加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时， 微处理器据此判断发生了碰 撞，于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。 汽车气囊的保护作用 使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊迅速充气 。 利用加速度传感器实现 延时起爆的钻地炸弹 二极管T形网络特点 电源、传感器电容以及输出电路一端需要共地； 工作电平很高，二极管D1 和D2 尽量为理想二极管，要求特性完全相 同，均工作在伏－安特性的线性区； 电路灵敏度高，但与电源的幅值和频率有关，因此电源需稳压稳频； 线路十分简单，不需附加相敏解调器，即能获得高电平的直流输出； 输出阻抗与R1 和R2 同数量级，而与电容C1 和C2 无关，适当选择电阻 值，则输出电流可用毫安表或微安表直接测量； 负载电阻RL 将影响电容放电速度，作动态测量时应取值小一些，如 RL =1k 就可作动态测量；该网络能用于高速机械运动量的测量； 非线性误差很小； 传感器的频率响应取决于电源的频率。 三、调频测量电路 调频测量电路把电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分。当输入量导致电容量发生变化时，振荡器的振荡频率就发生变化，将频率的变化在鉴频中变换为振幅的变化，经过放大后就可以用仪表指示或用记录仪器记录下来。也可以直接通过计数器测定其频率值。 (输入→ ?C → ?f → ?U ) 电容式传感器的调频电路与电涡流传感器有何区别？式中哪些量是变量？ 调频振荡器的振荡频率由下式决定： 式中 L ——振荡回路的电感； C——总电容，C＝Cl+Cc+C0±?C； 其中 C1——振荡回路的固有电容； Cc——传感器的引线分布电容； C0±?C——传感器的电容。 优点： 灵敏度高，可测量0.01?m甚至更小位移； 抗干扰能力强； 能获得高电平直流信号（伏特数量级）或频率数字信号（易用于数字仪器和计算机接口）； 缺点： 受温度影响大 。 当被测信号为0时， ?C ＝0，则 C＝Cl+Cc+C0，所以振荡器有一个固有频率 当被测信号不为0时，即?C≠0，振荡频率有相应变化，此时， 频率为 四、差动脉冲宽度调制电路 ? 组成：比较器A1、A2，双稳态触发器，差动电容传感器C1、C2以及R1、R2、D1、D2 构成充放电回路。 ? 条件： R1＝R2 ；D1、D2特性相同，工作在线性区；工作电源U1比较器的参考电压Ur。 ? 测量原理： 电源接通，Q＝1， A点为高电位， 通过R1对C1充电， UM上升，直到高于Ur时比较器A1产生脉冲使双稳态触发器翻转，A点变为低电位，C1通过D1迅速放电使UM接近零电位，此时B点为高电位，通过R2对C2充电，UN上升，直到高于Ur时比较器A2产生脉冲使双稳态触发器重新翻转， A点变为高电位，B点变为低电位，如此周而复始。 C1＝C2 时，C1 和C2 充电相同，电压波形如图(a)，输出电压uAB为等宽矩形波，平均电压值为零。 当差动电容C1 和C2 值不相等时，假设C1＞C2，则C1 和C2 充电时间发生变化，电压波形如图(b)。uAB为不等宽矩形波，平均电压值不为零，C1 、C2相差越大，此值越大。经低通滤波器滤波后获得直流输出电压Uo. 。 U1——触发器