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1、第三章 变阻抗式传感器原理与应用一、电容式传感器基本要求1. 掌握不同类型的电容式传感器构造原理及其用途，并结合应用设计电容式传感器；2. 分析各种电容式传感器测量电路的特点：交流不平衡电桥，二极管检波电路，差动脉冲宽度调制电路，运算法测量电路；3. 了解杂散电容产生原因及减少或消除杂散电容影响的方法；4. 了解电容式差压变送器结构原理,并学会分析计算电容变速器初始电容及灵敏度变化的方法。例题分析例题3-1已知：平板电容传感器极板间介质为空气，极板面积，间隙。试求传感器初始电容值；若由于装配关系，两极板间不平行，一侧间隙为，而另一侧间隙为。求此时传感器电容值。xdxbd0a图3-1解：初始电容
2、值式中如图3-1所示两极板不平行时求电容值例题3-2 变间距（d）形平板电容传感器，当时，若要求测量线性度为0.1%。求：允许间距测量最大变化是多少？解：当变间距平板型电容传感器的C1,C3C2。 试分析此电路工作原理； 画出输出端电压UAB在C1=C2、C1C2、C1 C2tUABUABC1 C1、C0C2，设二极管D1D2正向电阻为零，反向电阻为无穷大，信号输出经低通滤波器取出直流信号。要求： 分析检波电路测量原理； 求桥路输出信号eAB=f(C1,C2)的表达式； 画出桥路中VA、VB、eAB各处在=在C1=C2，C1C2，C10则上半部间隙为，下半部间隙为。将以上电感L11 、L22和
3、互感M1、M2变化量代入（6）式化简后得 同理铁心下移可推导得 e2相位和衔铁上移时差1800而有效值相等。由以上分析得|e2|与x成正比，用交流电压表测出特性只反映位移大小，不能表示方向，如图3-9（c）所示，为V形特性，只有采用相敏检波电路才能测出衔铁位移方向。例3-8 试分析图3-10（a）所示差动变压器零点残余电压U0补偿电路原理并画出向量图。RADCe21e2OU0D-e22e21e1OABBe22e22(b)(a)图3-10解：补偿前设，并且相角，此时补偿可采用如图3-10（a）所示，在e21回路中串电位器R与可调电容C来调节。相量图如图3-10（b）所示。方法是通过调R和C使UA
4、B = UAO UOB 0为差动变压器输出。在向量图上A点在以为OD半径的圆上。此时以上分析说明差动变压器的输出为电压UAB = UAO e22 0，但由于UAO和e22相角差仍存在但远小于原相角差值，故调节结果UAB U0。 例3-9 利用电涡流法测板厚度，已知激励电源频率f=1MHz，被测材料相对磁导率r=1，电阻率，被测板厚（1+0.2）mm。要求：（1）计算采用高频反射法测量时，涡流穿透深度h为多少？（2）能否用低频透射法测板厚？若可以需要采取什么措施？画出检测示意图。解：（1）高频反射法求涡流穿透深度公式为高频反射法测板厚一般采用双探头如图3-8（a）所示，两探头间距离D为定值，被测板从线圈间通过，可计算出板厚式中x 1和x 2通过探头1和2可以测出。fe1D11ttx1x2D22e2(b)(a)图3-11
