獲取更多精彩資訊
本期分享的是
電容式感測器
！
更多院校分數線、調劑資訊
關注微信公眾號【
校園資訊平臺
】
在【
高校服務】
專欄點選
分數線
即可獲取~
電容式感測器思維導圖獨家資料
感測器技術思維導圖（部分）
電容式感測器
電容式感測器
定義：將被測量變化轉換成電容量變化的裝置。（實質：有可變引數的電容器）
優點：結構簡單、輕巧、靈敏度高、動態響應好、能在低溫、高溫、強輻射等惡劣環境中工作。
用於位移、加速度、振動、壓力、壓差、液位、成分含量的檢測
工作原理
c=es/d（由絕緣介質分開的兩個平行金屬板組成的平板電容器，不考慮邊緣效應時電容量）
等效電路
結構型別
變極距型
電容的變化量與極間距是非線性關係
運算放大器式測量電路可克服非線性
d0過小時，易引起電容器擊穿或短路。極板間可採用高介電常數材料（雲母、塑膠膜）作介質
雲母片相對介電常數（空氣的7倍）、擊穿電壓（1000kv/mm）大，可使極板間起識距離大大減小，使感測器的輸出特性的線性度得到改善
微位移測量中，應用最廣
變面積型
平板型電容器輸出特性是線性的，適合測較大位移，靈敏度為常數
極板寬度大小不影響靈敏度，但不能太小，否則邊緣效應的影響增大，非線性將增大
圓筒形電容器靈敏度為常數，內外極筒原始覆蓋長度l與靈敏度無關，但l不能太小，否則邊緣效應影響感測器特性
變介電常數型
用於測電介質的厚度、液位。還可根據極間介質的介電常數隨溫度、溼度改變而改變來測量介質材料的溫度、溼度。。。（線性）
為改善感測器特性和減少外界因素影響，提高感測器的靈敏度，常做成【差動式結構】
金屬極板材料選取
電阻率要小
對介質的化學或電化學性質的老化和催化作用要小
價格低
機械效能好，壓延性好，柔韌，機械強度高
導熱係數和熱容量要大
常用：銀、銅、金、鋁、青銅、鋅、黃銅、鉛
密度小
易焊接
熔點和沸點要適當
測量電路
將電容式感測器看成一個電容，並轉換成電壓或其他電量的電路
常用
電橋電路
變壓器式電橋使用元件最少，橋路內阻最小，多采用
橋式特點
高頻交流正弦波供電
電橋輸出條幅波，要求電源電壓波動極小，需採用穩幅、穩頻措施
通常處於不平衡工作狀態，感測器必須工作在平衡位置，否則電橋非線性增大，要求精度高的場合採用自動平衡電橋
輸出阻抗很高，輸出電壓低，必須接高輸入阻抗，高放大倍數的處理電路
另兩個臂是緊耦合電感臂的電橋特點
高靈敏度、穩定性
寄生電容影響極小
大大簡化了電橋的遮蔽和接地，適用於高頻電源下工作
調頻電路
將電容式感測器接入高頻振盪器的lc迴路中，被測量使電容變化時，振盪頻率也相應變化
實質：電容感測器作為振盪器諧振迴路的一部分，……
輸出非線性較大，要用線性化的電路進行補償
運算放大式電路
放大倍數大，輸入阻抗高。可作為電容式感測器比較理想的測量電路
二極體雙t形交流電橋
結構簡單、動態響應快、靈敏度高
線路簡單，不需要附加其他相敏整流電路，可直接得到直流輸出電壓
保證輸出電壓正比於電容量變化，需要穩壓、穩頻
差動脈衝調寬電路
屬脈衝調製電路
利用對感測器電容充放電，使輸出脈衝的寬度隨電容量的變化而變化，再經低通濾波器可得對應於被測量變化的直流訊號
適用於任何差動式電容感測器
優點
對元件無線性要求
效率高，訊號只要經過低通濾波器就有較大直流輸出
調寬頻率的變化對輸出無影響
由於低通濾波器作用，對輸出矩形純度要求不高
主要的效能
靜態靈敏度
被測量緩慢變化時，感測器電容變化與引起其變化的被測量變化之比
非線性誤差
差動式結構克服
電容感測器做成差動式，既使靈敏度提高1倍，又使非線性誤差大大降低，抗干擾能力增強
特點
溫度穩定性好
結構簡單，適應性強
動態響應好
可實現非接觸測量，具有平均效應
不足
輸出阻抗高、負載能力差
寄生電容影響大
輸出特性非線性
設計要點
保證絕緣材料的絕緣特性
消除和減少邊緣效應
適當減小極間距
使電極直徑或邊長與間距比增大，可減小邊緣效應影響。但易產生擊穿，並可能限制測量範圍。
增設等位環
保護環與極板具有同一電位，使極板間場強分佈均勻
電極應做得極薄，使之與極間距相比很小
邊緣效應引起的非線性，在一定程度上起了補償作用，但感測器靈敏度有所下降
消除和減少寄生電容的影響
增加感測器原始電容值
注意感測器的接地和遮蔽。（消除產生的虛假訊號）
採用“驅動電纜”技術
當電容式感測器電容值很小時，而因某些原因，測量電路只能與感測器分開時採用
採用運算放大器法
虛地，減小引線電纜寄生電容
整合化
整體遮蔽法
將電容式感測器和所採用的轉換電路、傳輸電纜等用一個遮蔽殼遮蔽起來，正確選取接地點，可減少寄生電容的影響和防止外界干擾
防止和減小外界干擾
遮蔽和接地
增加原始電容，降低容抗
導線間的分佈電容有靜電感應。so導線與導線間要離得遠，線儘量短，最好直角排列。若必須平行排列，可採用同軸遮蔽電纜線
儘可能一點接地，避免多點接地；地線要用粗的良導體或寬印製線
END
擇校是研究生備考中最重要的也是最首要的步驟，同學們要根據自己的實際情況，謹慎選擇，選定之後積極備考，不輕易變動目標院校，祝同學們最後都能成功上岸！
考研群
END
資料來源：研招網及各大高校官網
整理：校園資訊平臺
有用點個贊 在看定上岸！
