德国易福门电容式传感器*

电容式传感器的初始电容量很小,而传感器的引线电缆电容(lm~2m导线可达800 pF)、测 量电路的杂散电容以及传感器极板与其周围导体构成的电容等"寄生电容"却较大，这一方面降 低了传感器的灵敏度;另一方面这些电容(如电缆电容)常常是随机变化的，将使传感器工作不稳 定，影响测量精度，其变化量甚至超过被测量引起的电容变化量，致使传感器无法工作。因此对 电缆的选择、安装、接法都要有要求。

为减小电缆分布电容影响，可将电子线 路的前级装在离传感器敏感部分很近的地 方，或采用所谓"双层屏蔽等电位传输技术"，又称"驱动电缆"技术。这种方法的基本思路 是:连接电缆采用内外双层屏蔽，使内屏蔽层 与被屏蔽的导线电位相同，因而两者之间没 有容性电流存在，这样使引线与内屏蔽之间 的电缆电容不起作用，外屏蔽仍被接地而对 外界电场起屏蔽作用，其原理如图5 - 15所 示。外屏蔽接地后，对地之间电容将成为1:1放大器的负载，它也与电容式传感器的电 容无关。这样无论电缆形状和位置如何变化

实验证明:采用驱动电缆技术,即使电容式传感器电容较小，在传输电缆长达10 m时，传感 器仍能很好地工作。两点注意:工作频率等于或接近谐振频率时，谐振频率破坏了电容的正常作用。因此，工作频率应该先择低于谐振频率。电容式传感器的有效电容除与位移有关外，还与角频率有关。因此，在实际应用时必须与标定的条件(ω)相同。电容传感器的特点:电容量小，变化更小(PF级)。理论上，交流电桥可作为电容传感器的测量电路，但由于电容及变化太小，不易实现。包括调频电路运算放大器式电路二极管双T形交流电桥脉冲宽度调制电路

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调频电路特点:转换电路生成频率信号，可远距离传输不受干扰。具有较高的灵敏度，可以测量高至0.01μm级位移变化量。但非线性较差，可通过鉴频器(频压转换)转化为电压信号后，进预*要*预*要*预*要*预*要*预*要*预先进要先进行补偿运算放大器式电路运算放大器特点:解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题要求Zi及放大倍数足够大为保证仪器精度，还要求电源电压的幅值和固定电容稳定由于Cx变化小，所以该电路实现起来困难输首*首*首*首*首*首先进入阻抗高(避免泄漏)、放大倍数大(接近理想放大器)二极管双T形交流电桥正负半周分析:正半周:C1充电，电流顺时针; C2放电，电流逆时针负半周: C2充电，电流逆时针; C1放电，电流顺时针若C1 = C2，则电流抵消，若C1 ≠C2，则RL有信号输出几点说明:该电源电压几十伏，电源的稳定性对输出直接产生影响。当电容以PF级变化时，输出以V级变化。

为减小电缆分布电容影响，可将电子线 路的前级装在离传感器敏感部分很近的地 方，或采用所谓"双层屏蔽等电位传输技术"，又称"驱动电缆"技术。这种方法的基本思路 是:连接电缆采用内外双层屏蔽，使内屏蔽层 与被屏蔽的导线电位相同，因而两者之间没 有容性电流存在，这样使引线与内屏蔽之间 的电缆电容不起作用，外屏蔽仍被接地而对 外界电场起屏蔽作用其原理外屏蔽接地后，对地之间电容将成为1:1放大器的负载，它也与电容式传感器的电 容无关。这样无论电缆形状和位置如何变化，都不会对传感器的工作产生影响。

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