??? 電容式傳感器是將被測量(如尺寸、壓力等)的變化轉換成電容量變化的一種傳感器。
9.4.1 工作原理及類型
??? 由物理學可知,在忽略邊緣效應的情況下,平板電容器的電容量為
? (F) |
式中???
—真空的介電常數, =8.854×10-12F/m;
? ?? ?? ε—極板間介質的相對介電系數,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,當被測量δ、S或ε發生變化時,會引起電容的變化。如果保持其中的兩個參數不變,而僅改變另一個參數,就可把該參數的變化變換為單一電容量的變化,再通過配套的測量電路,將電容的變化轉換為電信號輸出。根據電容器參數變化的特性,電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質變化型三種,其中極距變化型和面積變化型應用較廣。
1.????? 極距變化型電容式傳感器
極距變化型電容式傳感器 | |
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傳感器的靈敏度為 |
?結論
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。一般通過減小初始極距來提高靈敏度。由于電容量C與極距δ呈非線性關系,故這將引起非線性誤差。為了減小這一誤差,通常規定測量范圍 。一般取極距變化范圍為。此時,傳感器的靈敏度近似為常數。實際應用中,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、環境溫度等)的變化對測量精度的影響,常常采用差動型電容式傳感器。