文档介绍：传感器第三章 电容式传感器
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一、变面积型
原理见图。
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左图为角位移式电容传感器，当 时
当 动电容，则
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代入前式得到
如果是变面积式差动电容
则
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（三）差动脉冲宽度调制电路
电路如图。
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前面图中：
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设 ，得
从上式可看出，不论是变间隙差动传感器还是变面积差动传感器输出也都是线性的。
（四）运算法测量电路
电路见下图。考虑运放的
“虚断”“虚短”效应有
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由于
于是
对于变间隙式传感器输出为线性，如果是变面积式传感器，可以交换 和 ，于是
同样输出与输入成线性关系。
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可以实现调零的运算法电路如下。设电位器左右两边总电阻之比为
则
取
得
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一、温度对结构尺寸的影响
如图，随温度变化电容间距
电容式传感器的误差分析
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要实现温度补偿，只需
考虑
代入前式，得
整理后
由上式可以看出，温度误差与零件的几何尺寸，结构形式以及材料的温度系数有关。
JC204->
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二、电容器电场的边缘效应
平板电容的计算公式是
基于两极板间为匀强电
场。当考虑电容边缘电
场分布不均匀时，边缘
效应相当于传感器并联
了一个附加电容，会引
起传感器的灵敏度下降
和非线性增加。增大初
始电容和增加等电位环
可以改善边缘效应。
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三、寄生与分布电容的影响
电容式传感器除有极板间电容外，极板与周围物体也会产生电容，这种电容称为寄生电容。寄生电容极不稳定，要消除寄生电容可采用屏蔽措施，将电容器极板放置在屏蔽罩内，屏蔽罩接地。同样引出线也必须使用屏蔽线，同时屏蔽线也必须接地。
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用于电容式传感器输出的屏蔽线具有分布电容，该分布电容不仅与电缆本身的特性有关，而且与电缆的放置位置以及形状不同也有关系。解决电缆的电容影响的有效办法是驱动电缆技术。其基本原理是使电缆屏蔽层电位跟踪传感器电容输出极板的电位。下图为一种驱动电路。
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下图为另一种驱动电路。
图中
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要求
于是
JGLX303->
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一、电容式压差变送器
结构见下两图。
电容式传感器的应用
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分析二室结构的压差变送器。参见下图
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有前面图中可知：
下面分析 的计算方法。
有图上知
考虑
有
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在球面上取一宽度为 ，长度为 的环形微元，该微元与可动极板初始位置的电容量为
对上式积分得
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感压膜片在压差 作用下，膜片上的挠度
在挠曲面上，取宽度为 ，长度 的环形微元，其与动膜片的初始位置间电容为
积分得
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将 与 的表达式代入前面二极管环形检波电路的输出电流表达式中，得
将前面 与 代入上式，得
令
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则
由上式可看出，输出电流与压差成线性关系。
二、电容式测微仪
见图，该方式测量微位
移，量程可到100μm
左右，分辨率可以到
μm。
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为了减小，圆柱探头的边缘效应，一般在探头外面再加一个等电位环，参见图。
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