電容傳感器12級待用稿

1、 電 容 式 傳 感 器各種電容式傳感器電容式指紋傳感器電容式接近開關(guān)外形3-1 電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)形式 電容式傳感器是以各種類型的電容器作為傳感元件，通過電容傳感元件，將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。因此電容式傳感器的基本工作原理可以用圖所示的平板電容器來說明。當(dāng)忽略邊緣效應(yīng)時，平板電容器的電容為非電量作用 電容量變化電路中電流或電壓變化電容式位移傳感器的位移測量范圍在1um10mm之間，變極距式電容傳感器的測量精度約為2%。變面積式電容傳感器的測量精度較高，其分辨率可達(dá)0.3um。 幾種不同的電容式傳感器的原理結(jié)構(gòu)圖一、變間隙的電容式傳感器1、空氣介質(zhì)的變間隙電容式傳感器

2、圖為這種類型的電容式傳感器的原理圖。圖中2為靜止極板（一般稱為定極），而極板1為與被測體相連的動極板。當(dāng)極板1因被測量改變而引起移動時，就改變了兩極板間的距離d，從而改變了兩極板間的電容C。從上式可知，C與d關(guān)系曲線如圖所示。極板1極板2C00CC0下極板上移：設(shè)動片未移動時極板間距為0初始電容量為：電容的相對變化量為：C00CC0略去高次項，得：所以變極距型電容傳感器在設(shè)計時要考慮滿足0的條件。且一般只能在極小的范圍內(nèi)變化。 非線性誤差與/0有關(guān)。其表達(dá)式為： 傳感器的靈敏度為： 在實際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，大都采用差動式電橋結(jié)構(gòu)。在差動式電容傳感器中，其中一個電容器C1的電容

3、隨位移增加時，另一個電容器C2的電容則減小，它們的特性方程分別為動極板定極板定極板C1 1C2 2動極板上移：初始位置時，動極板定極板定極板C1 1C2 2提高一倍減小略去高次項：電容量的相對變化為 ：非線性誤差為： 靈敏度：差動電容式傳感器的相對非線性誤差和靈敏度分別近似為 比較上述各式可見，電容式傳感器做成差動式之后，非線性大大降低了，靈敏度則提高了一倍。與此同時，差動式電容傳感器還能減小靜電引力給測量帶來的影響，并有效地改善由于溫度等環(huán)境影響所造成的誤差。 2、具有固體介質(zhì)的變間隙電容式傳感器 從上述可知，減小極間距離能提高靈敏度，但又容易引起擊穿，為此，經(jīng)常在兩極片間再加一層云母或塑料

4、膜來改善電容器的耐壓性能，如圖所示，這就構(gòu)成了平行極板間有固定介質(zhì)的可變空氣隙的電容式傳感器。云 母變化式當(dāng) C1,C3C2.1) 試分析此電路的工作原理；2）畫出輸出端電壓UAB在C1=C2、C1C2、C11，極板寬度為W（圖中未給出），其他參數(shù)如圖所示。在上圖中，設(shè)=d=1mm，極板為正方形（邊長50mm）。1=1，24。試在x為050mm范圍內(nèi)，給出此位移傳感器的特性曲線，并進(jìn)行簡要說明。解：該電容式傳感器特征方程為：解：將數(shù)據(jù)代入上式，得 某變極距型電容式位移傳感器的有關(guān)參數(shù)為：初始極距，1mm，r=1，S=314mm2。當(dāng)極距減小 =10m時，試計算該電容式傳感器的電容變化量以及電容的相對變化量。法 下圖a為一差動變極距型電容式位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。設(shè)計如圖b，c兩種檢測電路，欲利用電路