电容式传感器产生误差的因素有几个怎么消除15页PPT
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1、为什么电容式传感器易受干扰?如何减小干扰?答: (1)传感器两极板之间的电容很小,仅几十个μμF ,小的甚至只有几个μμF 。
(2)而传感器与电子仪器之间的连接电缆却具有很大的电容,如屏蔽线的电容最小的l 米也有几个μμF ,最大的可达上百个μμF 。
这不仅使传感器的电容相对变化大大降低,灵敏度也降低,更严重的是电缆本身放置的位置和形状不同,或因振动等原因,都会引起电缆本身电容的较大变化,使输出不真实,给测量带来误差。
(3)解决的办法,一种方法是利用集成电路,使放大测量电路小型化,把它放在传感器内部,这样传输导线输出是直流电压信号,不受分布电容的影响;(4)另一种方法是采用双屏蔽传输电缆,适当降低分布电容的影响。
由于电缆分布电容对传感器的影响,使电容式传感器的应用受到一定的限制。
2、说明单线圈和差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特性。
答:单线圈变隙式电感传感器主要由线圈、衔铁和铁芯组成。
差动变隙式电感传感器主要由两个相同的电感线圈、铁芯、衔铁和导杆组成。
两种传感器工作原理的共同点是:它们的衔铁都随被测体同步移动,引起磁路中气隙的磁阻发生相应的变化,从而导致线圈电感的变化,只要能测出线圈电感变化的大小和极性,就能确定被测体位移的大小和方向。
两种传感器工作原理的不同点是:差动式两线圈的电感产生大小相等、极性相反的变化,配用差动电桥测量电路。
单线圈生隙式只有一个线圈,测量电路配用单臂电桥。
3、为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的测位移范围? 答:以差动变隙式电感传感器为例,δ20=K ,非线性项为δδ∆的高次项,式中的∆δ为被测位移范围,δ0为初始气隙。
因此,为提高灵敏度,需减小δ0;而为提高线性度,又需使δ∆»δ0,也就是说,为使传感器具有较高的灵敏度与较好的线性度,必须限制位移范围。
而差动螺线管式电感传感器的灵敏度为()l r W K c r 22011-=μπμ,当每个线圈匝数、μr 、活动铁心半径r c 和线圈长度确定后,灵敏度K 1为与被测位移范围无关的常数,因此,理论上可做到相当大的测位移范围。
电容传感器的误差分析摘要:电容传感器具有高灵敏度、高阻抗、小功率、动态范围大、动态响应较快、几乎没有零漂、结构简单和适应性强等优点,在测量荷重、位移、振动、角度、加速度的工业领域有着广泛的应用,随着新材料、新材料的应用,电容式传感器在我们日常生活中广泛的使用,如现在手机的电容式触摸屏,凭借其多点触控、不易误触等优点取代了电阻触摸屏;最近Apple公司推出的最新款手机Iphone5s的HOME键的指纹识别功能,也是使用电容传感器实现指纹采集的。
电容传感器的高灵敏度、高精度的优点离不开精细的加工技术、正确的选材以及正确的设计。
本文从不同方面考虑以发扬优点、克服缺点。
1、减小环境温度、湿度变化所产生的误差温度变化使传感器内各零件的几何尺寸和相互位置及某些介质的介电常数发生改变,从而改变电容传感器的电容量,产生温度误差。
湿度也影响某些介质的介电常数和绝缘电阻值。
因此必须从选材、材料加工工艺等方面来减小温度等误差以保证绝缘材料具有高的绝缘性能。
电容传感器的金厲电极材料以选用温度系数低的铁镍合金为好,但较难加工也可釆用在陶瓷或石英上喷镀金或银的工艺,这样电极可以做得极薄,对减小边缘效应极为有利。
传感器内电极表面不便经常淸洗,应加以密封,用以防尘、防潮。
若在电极表面镀以极薄的惰性金属(如铑等)层,则可代替密封件而起保护作用,可防尘、防湿、防腐蚀,并且可以在高温下减少表面损耗,降低温度系数,但成本较高。
传感器内电极的支架除要有一定的机械强度外还要有稳定的性能。
因此选用温度系敷小和几何尺寸长期稳定性好,并具有髙的绝缘电阻、低的吸潮性和高的表面电阻的材料作为支架。
例如,可以采用石英、云母、入造宝石及各种陶瓷,虽然它们较难加工,但性能远高于塑料、有机玻璃等材料。
在温度不太高的环境下,聚四氟乙烯具有良好的绝缘性能,选用时也可予以考虑。
尽量采用空气或云母等介电常数的温度系数近似为零的电介质作为电容传感器的电介质。
若用某些液体如硅油、煤油等作为电介质,当环境温度、湿度变化时,它们的介电常数随之改变,产生误^这种误差虽可用后接的电子电路加以补偿(如采用与测量电桥相并联补偿电桥),但不易完全消除。