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導線可達800 pF),、測 量電路的雜散電容以及傳感器極板與其周圍導體構成的電容等"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",，又稱"驅(qū)動電纜"技術,。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放大器的負載,，它也與電容式傳感器的電 容無關,。這樣無論電纜形狀和位置如何變化

實驗證明:采用驅(qū)動電纜技術,即使電容式傳感器電容較小，在傳輸電纜長達10 m時,，傳感 器仍能很好地工作,。兩點注意:工作頻率等于或接近諧振頻率時，諧振頻率破壞了電容的正常作用,。因此,，工作頻率應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外,，還與角頻率有關,。因此,，在實際應用時必須與標定的條件(ω)相同。電容傳感器的特點: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,，不易實現(xiàn)。包括調(diào)頻電路運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:轉換電路生成頻率信號,，可遠距離傳輸不受干擾,。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(頻壓轉換)轉化為電壓信號后，進預*要*預*要*預*要*預*要*預*要*預先進要先進行補償運算放大器式電路運算放大器特點:解決了單個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,，所以該電路實現(xiàn)起來困難輸首*首*首*首*首*首先進入阻抗高(避免泄漏)、放大倍數(shù)大(接近理想放大器)二極管雙T形交流電橋正負半周分析:正半周:C1充電,，電流順時針; C2放電,，電流逆時針負半周: C2充電，電流逆時針; C1放電,，電流順時針若C1 = C2,，則電流抵消，若C1 ≠C2,，則RL有信號輸出幾點說明: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。當電容以PF級變化時,，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",，又稱"驅(qū)動電纜"技術。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放大器的負載，它也與電容式傳感器的電 容無關。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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