德國易福門電容式傳感器*

電容式傳感器的初始電容量很小,而傳感器的引線電纜電容(lm~2m導(dǎo)線可達(dá)800 pF)、測 量電路的雜散電容以及傳感器極板與其周圍導(dǎo)體構(gòu)成的電容等"寄生電容"卻較大，這一方面降 低了傳感器的靈敏度;另一方面這些電容(如電纜電容)常常是隨機(jī)變化的，將使傳感器工作不穩(wěn) 定，影響測量精度，其變化量甚至超過被測量引起的電容變化量，致使傳感器無法工作。因此對 電纜的選擇、安裝、接法都要有要求。

為減小電纜分布電容影響，可將電子線 路的前級裝在離傳感器敏感部分很近的地 方，或采用所謂"雙層屏蔽等電位傳輸技術(shù)"，又稱"驅(qū)動電纜"技術(shù)。這種方法的基本思路 是:連接電纜采用內(nèi)外雙層屏蔽，使內(nèi)屏蔽層 與被屏蔽的導(dǎo)線電位相同，因而兩者之間沒 有容性電流存在，這樣使引線與內(nèi)屏蔽之間 的電纜電容不起作用，外屏蔽仍被接地而對 外界電場起屏蔽作用，其原理如圖5 - 15所 示。外屏蔽接地后，對地之間電容將成為1:1放大器的負(fù)載，它也與電容式傳感器的電 容無關(guān)。這樣無論電纜形狀和位置如何變化

實(shí)驗(yàn)證明:采用驅(qū)動電纜技術(shù),即使電容式傳感器電容較小，在傳輸電纜長達(dá)10 m時(shí)，傳感 器仍能很好地工作。兩點(diǎn)注意:工作頻率等于或接近諧振頻率時(shí)，諧振頻率破壞了電容的正常作用。因此，工作頻率應(yīng)該先擇低于諧振頻率。電容式傳感器的有效電容除與位移有關(guān)外，還與角頻率有關(guān)。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須與標(biāo)定的條件(ω)相同。電容傳感器的特點(diǎn):電容量小，變化更小(PF級)。理論上，交流電橋可作為電容傳感器的測量電路，但由于電容及變化太小，不易實(shí)現(xiàn)。包括調(diào)頻電路運(yùn)算放大器式電路二極管雙T形交流電橋脈沖寬度調(diào)制電路

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調(diào)頻電路特點(diǎn):轉(zhuǎn)換電路生成頻率信號，可遠(yuǎn)距離傳輸不受干擾。具有較高的靈敏度，可以測量高至0.01μm級位移變化量。但非線性較差，可通過鑒頻器(頻壓轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)化為電壓信號后，進(jìn)預(yù)*要*預(yù)*要*預(yù)*要*預(yù)*要*預(yù)*要*預(yù)先進(jìn)要先進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算放大器式電路運(yùn)算放大器特點(diǎn):解決了單個(gè)變極板間距離式電容傳感器的非線性問題要求Zi及放大倍數(shù)足夠大為保證儀器精度，還要求電源電壓的幅值和固定電容穩(wěn)定由于Cx變化小，所以該電路實(shí)現(xiàn)起來困難輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入阻抗高(避免泄漏)、放大倍數(shù)大(接近理想放大器)二極管雙T形交流電橋正負(fù)半周分析:正半周:C1充電，電流順時(shí)針; C2放電，電流逆時(shí)針負(fù)半周: C2充電，電流逆時(shí)針; C1放電，電流順時(shí)針若C1 = C2，則電流抵消，若C1 ≠C2，則RL有信號輸出幾點(diǎn)說明:該電源電壓幾十伏，電源的穩(wěn)定性對輸出直接產(chǎn)生影響。當(dāng)電容以PF級變化時(shí)，輸出以V級變化。

為減小電纜分布電容影響，可將電子線 路的前級裝在離傳感器敏感部分很近的地 方，或采用所謂"雙層屏蔽等電位傳輸技術(shù)"，又稱"驅(qū)動電纜"技術(shù)。這種方法的基本思路 是:連接電纜采用內(nèi)外雙層屏蔽，使內(nèi)屏蔽層 與被屏蔽的導(dǎo)線電位相同，因而兩者之間沒 有容性電流存在，這樣使引線與內(nèi)屏蔽之間 的電纜電容不起作用，外屏蔽仍被接地而對 外界電場起屏蔽作用其原理外屏蔽接地后，對地之間電容將成為1:1放大器的負(fù)載，它也與電容式傳感器的電 容無關(guān)。這樣無論電纜形狀和位置如何變化，都不會對傳感器的工作產(chǎn)生影響。

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