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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电 容 式 传 感 器,1,各种电容式传感器,电容式指纹传感器,2,3,电容式接近开关外形,4,5,3-1,电容式传感器的工作原理及结构形式,电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，通过电容传感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化。因此电容式传感器的基本工作原理可以用图所示的平板电容器来说明。当忽略边缘效应时，平板电容器的电容为,非电量作用,电容量变化,电路中电流或电压变化,6,电容式位移传感器的位移测量范围在,1um10mm,之间，变极距式电容传感器的测量精度约为,2%,。变面积式电容传感器的测量精度较高，其分辨率可达,0.3um,。,7,几种不同的电容式传感器的原理结构图,8,一、变间隙的电容式传感器,1,、空气介质的变间隙电容式传感器,图为这种类型的电容式传感器的原理图。图中,2,为静止极板（一般称为定极），而极板,1,为与被测体相连的动极板。当极板,1,因被测量改变而引起移动时，就改变了两极板间的距离,，从而改变了两极板间的电容,C,。从上式可知，,C,与,关系曲线如图所示。,极板,1,极板,2,C,0,0,C,C,0,9,下极板上移：,设动片未移动时极板间距为,0,初始电容量为：,电容的相对变化量为,：,C,0,0,C,C,0,10,略去高次项，得：,所以变极距型电容传感器在设计时要考虑满足,C,1,C,3,C,2,.,1),试分析此电路的工作原理；,2,）画出输出端电压,U,AB,在,C,1,=C,2,、,C,1,C,2,、,C,1,1,，极板宽度为,W,（图中未给出），其他参数如图所示。,解：该电容式传感器特征方程为：,84,3.,在上图中，设,=d=1mm,，极板为正方形（边长,50mm,）。,1,=1,，,2,4,。试在,x,为,0,50,范围内，给出此位移传感器的特性曲线，并进行简要说明。,将数据代入上式，得,85,x/mm,C/10,-11,法,8.84210,-11,66.67,该传感器特性曲线如上图所示，为一直线方程，当,x,为,0,50,范围内时，,C,的范围为,8.84210,-11,6.631510,-11,（法）,86,4.,下图,a,为一差动变极距型电容式位移传感器的结构示意图。设计如图,b,，,c,两种检测电路，欲利用电路的谐振频率检测位移 ，试分析这两种方案。,87,对于方案,b,，谐振频率为,对于方案,c,，谐振频率为,因此只有方案,b,可以利用电路的谐振频率检测位移,88,5.,某变极距型电容式位移传感器的有关参数为：初始极距，,1mm,，,r=1,，,S=314mm,2,。当极距减小,=10m,时，试计算该电容式传感器的电容变化量以及电容的相对变化量。,法,89,
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