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電容器
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電容式傳感器工作原理及類型

文章出處:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2015-09-18 14:55:00

 電容式傳感器工作原理及類型 

    電容式傳感器是將被測(cè)量(如尺寸、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。

9.4.1 工作原理及類型

 

    由物理學(xué)可知,在忽略邊緣效應(yīng)的情況下,平板電容器的電容量為

   (F

式中   

 —真空的介電常數(shù),  =8.854×10-12F/m;

        ε—極板間介質(zhì)的相對(duì)介電系數(shù),在空氣中,ε=1;

        S—極板的遮蓋面積(m2);

        δ—兩平行極板間的距離(m)

    上式表明,當(dāng)被測(cè)量δ、S或ε發(fā)生變化時(shí),會(huì)引起電容的變化。如果保持其中的兩個(gè)參數(shù)不變,而僅改變另一個(gè)參數(shù),就可把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化,再通過(guò)配套的測(cè)量電路,將電容的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。根據(jù)電容器參數(shù)變化的特性,電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三種,其中極距變化型和面積變化型應(yīng)用較廣。

 

1.      極距變化型電容式傳感器

極距變化型電容式傳感器

 

 

 

傳感器的靈敏度為

 

 

 

 結(jié)論

 

從   可看出,靈敏度K與極距平方成反比,極距愈小,靈敏度

 

愈高。一般通過(guò)減小初始極距來(lái)提高靈敏度。由于電容量C與極距δ呈非線性關(guān)系,故這將引起非線性誤差。為了減小這一誤差,通常規(guī)定測(cè)量范圍 。一般取極距變化范圍為。此時(shí),傳感器的靈敏度近似為常數(shù)。實(shí)際應(yīng)用中,為了提高傳感器的靈敏度、增大線性工作范圍和克服外界條件(如電源電壓、環(huán)境溫度等)的變化對(duì)測(cè)量精度的影響,常常采用差動(dòng)型電容式傳感器。

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