电容式传感器的基本原理 |
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电容式传感器由电容量可变的电容器和测量电路组成,其变量间的转换原理如图5—2所示。 图5—2电容式传感器变量间的转换关系 由电学可知,两个平行金属极板组成的电容器,如果不考虑其边缘效应,其电容为 Se——两个极板介质的介电常数 S——两个极板的相对有效面积 d——两个极板间的距离。 由上式可知,改变电容C的方法有三种,一是改变介质的介电常数s;二是改变形成电容的有效面积S;三是改变两个极板间的距离d。根据被测量的变化得到电参数的输出为电容值的增量ΔC,这就是电容式传感器的基本工作原理。 根据上述原理,在应用中电容式传感器有三种基本类型,即变极距(或称为变间隙)型、变面积型和变介电常数型。它们的电极形状又有平板形、圆柱形和球平面形三种。 1.变极距型电容式传感器 图5—4所示是变极距型电容式传感器的结构原理图。图中1、3为固定极板;2为可动极板,其位移由被测量的变化引起。当可动极板向上移动△d(8),图5—4a所示结构的电容增量为 AC-2-5C(5-2) 式中Co——极距为极板间初始距离d时的初始电 上式说明ΔC 与△d 不是线性关系。但当△d |
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