[工学]第二章 电容式传感器 2011年.pptVIP

第二章 电容式传感器 电容式传感器的工作原理 电容式传感器的特点 电容式传感器的应用 电容式传感器等效电路 电容式传感器测量电路  δ （二）?类型 ● 变极距δ型 ● 变面积型 A 型 ● 变介电常数ε型 1 极距δ变化型电容传感器工作原理 传感器的输入——输出特性： 初始： 工作（如极间距减小）时： 输出增量： ● 输出 ● 灵敏度 ● 非线性 差动式 中极板上移: ● 输出: ● 灵敏度： ● 非线性： ● 差动式与非差动式特性比较： 差动式的非线性得到很大改善， 灵敏度较非差动式提高1倍。 变极距型电容式传声器 2 变面积型电容传感器工作原理 3 介质变化型电容传感器 单组平板式线位移传感器（变介质型）： δ 忽略边缘效应，传感器电容量与被测位移的关系： （三） C式传感器特点 优点: 1. 温度稳定性好（电容值与电极材料无关；发热极小 ） 2. 结构简单、适应性强 3. 灵敏度高、动态响应好 4. 差动型灵敏度和线性高于非差动型； 面积型和介质型线性好于极间距型 5. 可实现非接触测量 缺点： 1、输出阻抗高、负载能力差 传感器的电容量受其电极几何尺寸等限制，一般为几十到几百皮法，使传感器的输出阻抗很高。因此传感器负载能力差，易受外界干扰影响 。 2、寄生电容影响大 寄生电容既降低了传感器的灵敏度又随机变化，会使传感器工作不稳定，影响其测量精度 。 运用集成电路工艺把电容敏感元件与测量电路合为一体，构成电容式集成传感器。核心部件是一个对被测加速度敏感的集成电容器。 1 电容式传感器等效电路 低频等效电路 传感器容抗1/jwc0 ，L和r的影响可忽略 等效电容 C=C0+Cp ；等效电阻 Re≈Rg 高频等效电路 传感器容抗1/jwc0 变小，L和r的影响不可忽略，漏电阻Rg影响可忽略 ； C=C0+Cp，而 Re≈r 2 测量电路 5) 差动脉冲调宽电路