電容式傳感器3—1

1、電容式傳感器電容式傳感器電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān)電容式指紋傳感器電容式指紋傳感器電容式變送器電容式變送器差壓傳感器變間隙型變面積型變介質(zhì)型電容式傳感器電容式傳感器 S 極板的遮蓋面積，單位為極板的遮蓋面積，單位為m2； 極板間介質(zhì)的介電系數(shù)；極板間介質(zhì)的介電系數(shù)；兩平行極板間的距離，單位為兩平行極板間的距離，單位為m；0 真空的介電常數(shù)，真空的介電常數(shù)，0 =8.85410-12 F/m；r 極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，對(duì)于空氣介質(zhì)，極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，對(duì)于空氣介質(zhì)，r 1。）（130 S S Cr極板極板1極板極板2圖圖3-1 3-1 變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器C00 0C

2、C0 0圖圖3-2 3-2 C C- - 特性曲線特性曲線）（130 S S Cr固定不動(dòng)固定不動(dòng)可動(dòng)電極可動(dòng)電極）（23000000 CS S S C00 SC）（3310000 CC時(shí)，當(dāng)10/）（4313020000 .CC）（5300 CC所以變極距型電容傳感器在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮滿足所以變極距型電容傳感器在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮滿足 0 0的條件。且一般的條件。且一般 只能在極小的范圍只能在極小的范圍內(nèi)變化。內(nèi)變化。 0000 1CC）（73120200 SCKr）（）（631000020 %r0越小，靈敏度越小，靈敏度K越大，但越大，但r非線性誤差越大非線性誤差越大00CC11000 1SCC12

3、000 1SCC0201,02100 SC C1 1C2 2時(shí)，當(dāng)1/0.13020001CC.13020002CC）（8322300021 .CCCC）（123200 CCK）（11310010020030 %r）（103200 CC）（）（）（9312402000 CCS C 0，0）（ 1331100 CS CCC，00CC）（143100 axCxab CCCxbaxaxCC0D0D1La圓柱形電容式線位移傳感器圓柱形電容式線位移傳感器00012lnrLCDDL ：筒長(zhǎng)成線性關(guān)系。與aLaCDDaLCr,ln1201001xCC1C2C3）（153 0 xxabC1CBld2d12xC

4、ACACBC）（1632110 ddblC）（173 111212211ddxlbddbxCCCBA1CBld2d12xCA）（183121212100 ddlxCCC）（173 111212211ddxlbddbxCCCBA2r22r1hhxC2C1C）（19322120120 KhAr/rlnhr/rlnhCxx1202r/rlnK1202r/rlnhAxxKhAr/rlnhr/rlnhC12012022pF.lnm.)m/pF.(rrlnhCmin46418402185822120pF.pF. )r/rln(h)r/rln(h )r/rln(h)()r/rln(hCrmax0787124

5、641222212012120120圖5-5 變面積型電容傳感器原理圖 L.m.m.hdV623521450422L/pF.L.pF.pF.VCCKminmax190623546410787RP（a）CRLC（b）UCr1C（a）RRUSCCr1R（b）RCr2USCU（c）USCUCr1Cr2CC（d）UCr1Cr2USCLLCr1Cr2USCUCr1Cr2USC相敏相敏檢波檢波CxC0UUSCIiIxIxixxiiIICjIUCjIU00）（20300 CCUUxiS CxSCUUi00(a)C2C1UERLR1R2i1i2+0-R2R1RLC2C1D1D2iC1iC2+UE+(b)UE+

6、i2 R1R2C1C2RL+i1 在負(fù)半周時(shí)，二極管在負(fù)半周時(shí)，二極管D D2 2導(dǎo)通、導(dǎo)通、D D1 1截止，電截止，電容容C C2 2很快被充電至電壓很快被充電至電壓U UE E；電源經(jīng)電阻；電源經(jīng)電阻R R2 2以以i i1 1 向負(fù)載電阻向負(fù)載電阻R RL L供電，與此同時(shí)，電容供電，與此同時(shí)，電容C C1 1經(jīng)電阻經(jīng)電阻R R1 1、負(fù)載電阻、負(fù)載電阻R RL L 放電，流過放電，流過R RL L 的放電電流為的放電電流為i i2 2 。流過。流過R RL L的總電流的總電流i iL L 為為i i1 1 和和i i2 2 的代數(shù)和。的代數(shù)和。 0-R2R1RLC2C1D1D2iC1

7、iC2+UE+2122102CCTU)RR(RRRRIIRRRRUELLLLL）（243210 CCUfKUER2D1D2ABR1C1C2U0FUrG+-+-QQRS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器A2A1UFUGUrUr-U1U1T1000T2tttt(b)差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路各點(diǎn)電壓波形圖U0R2D1D2ABR1C1C2U0FUrG+-+-QQRS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器A2A112121211UTTTU UTTTUBA，）（2631122211111 UUUlnCRTUUUlnCRTrr）（27312121121212110 UTTTTUTTTUTTTUUUBA）（283121210 UCCCCU UddU100 USSU100L)CCC(fc01021）（32321010 LCCCCfffcLCf21cCCCC01振蕩回路固有電容振蕩回路固有電容傳感器電容傳感器電容引線分布電容引線分布電容Cxf振蕩器振蕩器uf限幅限幅放大器放大器uL鑒頻器鑒頻器Q Q1 1電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn) （