1、會計學1醫用傳感器醫用傳感器 4第一頁，共61頁。第2頁/共61頁第二頁，共61頁。第一節第一節 基本工作原理、結構基本工作原理、結構(jigu)(jigu)和特性和特性 兩平行極板組成兩平行極板組成(z chn)(z chn)的電容器的電容器, ,當忽略邊當忽略邊緣效應時，它的電容量為緣效應時，它的電容量為: :式中式中d d、S S或或三個參量中任意一個發生變化三個參量中任意一個發生變化(binhu)(binhu)時，都會引起電容量的變化時，都會引起電容量的變化(binhu)(binhu)，再通過測量電路就可轉換為電量輸出。因此，電容再通過測量電路就可轉換為電量輸出。因此，電容式傳感器可分

2、為變間距型、變面積型和變介質型三式傳感器可分為變間距型、變面積型和變介質型三種類型種類型 。0rSSCdd =第3頁/共61頁第三頁，共61頁。一、一、 變間距變間距(jin j)型電容傳感器型電容傳感器 變極距型電容變極距型電容(dinrng)傳感器原理圖傳感器原理圖00rSSCdd =第4頁/共61頁第四頁，共61頁。當可動極板向下當可動極板向下(xin xi)(xin xi)移動移動d d 時，電容量變為時，電容量變為 電容的變化量為電容的變化量為 001rSCCdddd = =10(1)CddCdd 1000(1)dddC CCCCdddd = =負號表示：電容的變化負號表示：電容的變

3、化(binhu)是隨著兩極板間距的增大而減小的。是隨著兩極板間距的增大而減小的。電容電容(dinrng)(dinrng)的相對變化量的相對變化量靈敏度靈敏度101(1)CdkCddd 變間距型電容傳感器的電容變間距型電容傳感器的電容C隨間距的變化時隨間距的變化時非線性的非線性的。第5頁/共61頁第五頁，共61頁。如果滿足條件如果滿足條件(d/d)1，則可按級數，則可按級數(j sh)展開成展開成 2301CddddCdddd 略去略去(l q)高次高次(非線性非線性)項，則項，則 0CdCd 近似近似(jn s)呈線性關系呈線性關系靈敏度靈敏度02rSCkdd 第6頁/共61頁第六頁，共61頁

4、。 如果考慮式中級數如果考慮式中級數(j sh)展開中的一次展開中的一次項，則項，則 20()CddCdd 其相對其相對(xingdu)(xingdu)非線性誤差非線性誤差2/100%100%/d ddd dd 第7頁/共61頁第七頁，共61頁。第第4章章 電容式傳感器電容式傳感器2/100%100%/d ddd dd 變極距型電容傳感器只有在|d/d| 很小(小測量范圍)時，才有近似的線性輸出； 欲提高靈敏度，應減小間隙d，但d的減小，一是將增大非線性，二是也會受到電容器擊穿電壓的影響； 為改善非線性，可以(ky)采用差動式。第8頁/共61頁第八頁，共61頁。動極板置于兩定極板之間，初始位置

5、時，動極板置于兩定極板之間，初始位置時，d1d2d，兩邊，兩邊(lingbin)初始電容相等。當動板初始電容相等。當動板向上移向上移 d 時，兩邊時，兩邊(lingbin)極距變化為極距變化為:第第4章章 電容式傳感器電容式傳感器1ddd 2ddd 1011ACCdddd 2011ACCdddd 按級數按級數(j sh)展開：展開：23101()()dddCCddd23201()()dddCCddd電容電容(dinrng)總的變化量為：總的變化量為：3512022()2()dddCCCCddd第9頁/共61頁第九頁，共61頁。24021()()CdddCddd 靈敏度提高靈敏度提高(t go)

6、一倍，非線性誤差減小。一倍，非線性誤差減小。電容值相對電容值相對(xingdu)(xingdu)變化量為變化量為忽略忽略(hl)高次項，則此電容傳感器的線性關系近似為：高次項，則此電容傳感器的線性關系近似為：02CdCd 靈敏度靈敏度022rSCkdd 其相對非線性誤差其相對非線性誤差32/100%()100%/d ddd dd 第第4章章 電容式傳感器電容式傳感器第10頁/共61頁第十頁，共61頁。00rabCd 0CdCd 二、二、 變面積變面積(min j)型電容傳感器型電容傳感器 設兩矩形設兩矩形(jxng)極板間覆蓋面積為極板間覆蓋面積為S，當動極板移動，當動極板移動X，則面積，則面

7、積S發生變化，電容量也改變。發生變化，電容量也改變。 靈敏度：靈敏度：0rbCkxd 000()rrax bxbCCdd 00rxbCCCd 第11頁/共61頁第十一頁，共61頁。 增大介電常數、極板邊長增大介電常數、極板邊長b或減小極板間距或減小極板間距d，都可，都可以提高傳感器的靈敏度；以提高傳感器的靈敏度； 極板寬度極板寬度a的大小不影響靈敏度，但不能太小，否的大小不影響靈敏度，但不能太小，否則邊緣電場影響增大，非線性將增大；則邊緣電場影響增大，非線性將增大； X變化變化(binhu)不能太大，否則邊緣效應會使傳不能太大，否則邊緣效應會使傳感器特性產生非線性變化感器特性產生非線性變化(b

8、inhu)。 0rbCkxd 第第4章章 電容式傳感器電容式傳感器變面積變面積(min j)式電容傳感器輸出式電容傳感器輸出是線性的，靈敏度為一常數。是線性的，靈敏度為一常數。第12頁/共61頁第十二頁，共61頁。為了提高靈敏度和克服為了提高靈敏度和克服(kf)極板的邊緣效應，改善非線性極板的邊緣效應，改善非線性。可采用如圖所示的差動式變面積型傳感器。可采用如圖所示的差動式變面積型傳感器。該傳感器有三個極板，上面的為可動電極，也是公共該傳感器有三個極板，上面的為可動電極，也是公共電極，它與兩個固定電極分別電容電極，它與兩個固定電極分別電容 C1 和和 C2，當可動，當可動電極向右（或向左）移動

9、時，電容電極向右（或向左）移動時，電容C1減小（或增加）減小（或增加），而電容，而電容C2增加增加（或減小），差動輸出，（或減小），差動輸出，提高了靈敏度，非線性提高了靈敏度，非線性得到得到(d do)改善。改善。第13頁/共61頁第十三頁，共61頁。2()b lxCd 1()b lxCd ()()2b lxb lxb xCddd2Cbkxd第14頁/共61頁第十四頁，共61頁。00001SLbCddd三、變介電常數三、變介電常數(ji din chn sh)型電容傳型電容傳感器感器 0101001200101100101()()()Lx bd CxbCCCCxdddddd L電容電容(din

10、rng)C與介電常數為與介電常數為1的電介質的位移的電介質的位移x成線性關系成線性關系第15頁/共61頁第十五頁，共61頁。 被測液體的液面在電容被測液體的液面在電容式傳感器元件的兩同心同柱式傳感器元件的兩同心同柱型電極間變化時，引起極間型電極間變化時，引起極間不同介電常數的高度發生變不同介電常數的高度發生變化，導致化，導致(dozh)電容的改變電容的改變。 1液體介質介電常數；液體介質介電常數；0空氣中介電常數（空氣中介電常數（F/m）；）； h電極板總長度（電極板總長度（m）；）； r內電極板外徑（內電極板外徑（m）；）； R外電極板內徑（外電極板內徑（m）；）； x液面高度（液面高度（m

11、）。）。 可見，輸出可見，輸出(shch)電容電容C與液面高度與液面高度 x 成線性關系。成線性關系。液面高度液面高度(god)010120102()2lnln22 ()lnlnhxxCCCRRrrhxKBxRRrr 第16頁/共61頁第十六頁，共61頁。12120min3322 3.14 8.85 101.241.5 1041.5ln(/ )ln(20 10/ 4 10 )HCFpFR r121201max33222 3.14 8.85 102.1 1.287.1 1087.1ln(/ )ln(/ )ln(20 10/ 4 10 )rHHCFpFR rR r 24312355 10235.5

12、VRHmL置于某儲存罐的電容式液位傳感器由半徑為置于某儲存罐的電容式液位傳感器由半徑為20mm和和4mm的兩個同心的兩個同心(tngxn)圓柱體組成，并與儲存罐等高。儲存罐也是圓柱形，半徑為圓柱體組成，并與儲存罐等高。儲存罐也是圓柱形，半徑為25cm，高為，高為1.2m，被儲存液體的，被儲存液體的r=2.1。試計算傳感器的最小電容和。試計算傳感器的最小電容和最大電容以及傳感器用在該儲存罐內的靈敏度。最大電容以及傳感器用在該儲存罐內的靈敏度。解：當被測液位為零時解：當被測液位為零時(ln sh)，傳感器電容最小，即，傳感器電容最小，即有有同理，當被測液位高度同理，當被測液位高度(god)最大，即

13、最大，即h=H=1.2m時傳感器電容最大，即有時傳感器電容最大，即有儲存罐的容積為儲存罐的容積為maxmin0.19/CCKpF LV故傳感器的靈敏度為故傳感器的靈敏度為第17頁/共61頁第十七頁，共61頁。第18頁/共61頁第十八頁，共61頁。第二節第二節 電容式傳感器的測量電容式傳感器的測量(cling)(cling)電路電路電容式傳感器將被測非電量變換為電容變化后，必須采電容式傳感器將被測非電量變換為電容變化后，必須采用測量電路將其轉換為電壓、電流或頻率信號。用測量電路將其轉換為電壓、電流或頻率信號。目前的測量電路種類很多，一般可歸為調幅、調頻目前的測量電路種類很多，一般可歸為調幅、調頻

14、(dio pn)、脈沖三大類型。、脈沖三大類型。調幅測量電路調幅測量電路-用被測量調制電路中輸出量幅度的電用被測量調制電路中輸出量幅度的電路。路。調頻調頻(dio pn)測量電路測量電路-用被測量調制電路中輸出量用被測量調制電路中輸出量頻率的電路。頻率的電路。脈沖調制測量電路脈沖調制測量電路- 用被測量調制電路中脈沖輸出量用被測量調制電路中脈沖輸出量的電路。的電路。第19頁/共61頁第十九頁，共61頁。(一一) 交流電橋測量交流電橋測量(cling)電路電路14230,0Z ZZ Z U&3101234()sZZZUUZZZZZ電橋初始處于電橋初始處于(chy)平衡狀態，且輸出端開路，

15、有平衡狀態，且輸出端開路，有當被測量變化時，將引起阻抗當被測量變化時，將引起阻抗Z1變化變化Z，于是電橋，于是電橋失去平衡，輸出電壓為失去平衡，輸出電壓為將電橋平衡條件將電橋平衡條件Z1Z4=Z2Z3代入，設橋臂比代入，設橋臂比Z1/Z2=n，并考慮到，并考慮到ZZ，得，得112022112(/)(/)(1)1 (/)sssZ ZZZnZUUUK UnZZZ2(1)nKn1ZZ電橋的橋臂系數電橋的橋臂系數傳感器阻抗相對變化率傳感器阻抗相對變化率第20頁/共61頁第二十頁，共61頁。111*+ZCCj CZj CjCCCCC（）對于對于(duy)電容式傳感器，電容式傳感器，Z1為容抗，則有為容抗

16、，則有電容式傳感器阻抗相對變化率是一個實數電容式傳感器阻抗相對變化率是一個實數(shsh)，與，與C近近似成線性關系。似成線性關系。而橋臂比而橋臂比式中是式中是 橋臂比橋臂比n的模；的模； 是橋臂比是橋臂比n的相角。所以，橋的相角。所以，橋臂比臂比n是一個復數，是信號頻率是一個復數，是信號頻率(pnl)的函數。的函數。121122|jjjZZenaeZZe12|ZaZ 12第21頁/共61頁第二十一頁，共61頁。212 cosaKaa當當a=1時，時，|K|為最大值為最大值Km，Km隨著隨著而變化；而變化；=0 時，時，Km=0.25，輸出電壓與電源電壓同相位；，輸出電壓與電源電壓同相位；=9

17、0 時，時，Km=0.5，輸出電壓相對電源電壓發生，輸出電壓相對電源電壓發生(fshng)90 相移；相移；=180 時，時，Km=，電橋發生，電橋發生(fshng)振蕩，輸出電壓趨于無限大。振蕩，輸出電壓趨于無限大。橋臂系數橋臂系數K為復數，表示為為復數，表示為 。整理。整理(zhngl)得得K的模和的模和相角為相角為22(1)sinarctan2(1)cosaaajKK e 第22頁/共61頁第二十二頁，共61頁。212 cosaKaa當當a=1時，無論時，無論為任何為任何(rnh)值，值，始終為零，即輸出與電源同始終為零，即輸出與電源同相位；相位；當當a時，時， 為最大值，且為最大值，且

18、= ；當當=0時，時， =0，這意味著當橋臂，這意味著當橋臂Z1、Z2是相同性質元件時，無是相同性質元件時，無論論a為任何為任何(rnh)值，輸出電壓都與電源電壓同相。值，輸出電壓都與電源電壓同相。橋臂系數橋臂系數(xsh)K為復數，表示為為復數，表示為 。整理得。整理得K的模和相角為的模和相角為22(1)sinarctan2(1)cosaaajKK e 因此，在橋路電源電壓和傳感元件阻抗因此，在橋路電源電壓和傳感元件阻抗(zkng)相對變化量相對變化量一一定時，應滿足兩橋臂初始阻抗定時，應滿足兩橋臂初始阻抗(zkng)模相等（模相等（a=1），且使兩），且使兩橋臂阻抗橋臂阻抗(zkng)角差

19、角差盡量增大。盡量增大。第23頁/共61頁第二十三頁，共61頁。為了橋路平衡為了橋路平衡,四個橋臂中必須四個橋臂中必須(bx)接入兩個電容，另外兩個橋臂接入其接入兩個電容，另外兩個橋臂接入其他類阻抗元件，如：兩個電阻、兩個他類阻抗元件，如：兩個電阻、兩個電感、或兩個電容。電感、或兩個電容。第24頁/共61頁第二十四頁，共61頁。20,012aKaa22(1)90 ,arctan12aaKaa 212 cosaKaa22(1)sinarctan2(1)cosaaa2180 ,012aKaa 第25頁/共61頁第二十五頁，共61頁。當當RL時時1212CCUECC1212()1()LLjCCUER

20、jCC R第26頁/共61頁第二十六頁，共61頁。1212CCUECC代入，得代入，得SUES若在該電路若在該電路(dinl)中接入的電容中接入的電容式傳感器是變間距型，則式傳感器是變間距型，則dUEd代入，得代入，得0012rrSSCCdddd 0012()()rrSSSSCCdd 若在該電路若在該電路(dinl)中接入的中接入的電容式傳感器是變面積型，電容式傳感器是變面積型，則則結論結論(jiln)：當放大器輸入阻抗極大時：當放大器輸入阻抗極大時，電橋的輸出電壓與輸入量成線性。，電橋的輸出電壓與輸入量成線性。第27頁/共61頁第二十七頁，共61頁。電路的主要特點：電路的主要特點： 必須接成

21、差動形式使用；必須接成差動形式使用； 電橋的交流激勵源的幅值和頻率電橋的交流激勵源的幅值和頻率 要穩定；要穩定； 要求后續要求后續(hux)電路輸入阻抗無電路輸入阻抗無限大。限大。第28頁/共61頁第二十八頁，共61頁。00iC dUUS (二二) 運算運算(yn sun)放大器測量電路放大器測量電路00iCUUC 0011iicicUIUIIIj Cj C 整理整理(zhngl)得得如果傳感器的電容式由平行板構成，如果傳感器的電容式由平行板構成，則則第29頁/共61頁第二十九頁，共61頁。00iC dUUS 第30頁/共61頁第三十頁，共61頁。二、二、 調頻調頻(dio pn)(dio p

22、n)測量電路測量電路Cxf振蕩器振蕩器uf限幅限幅放大器放大器uL鑒頻器鑒頻器高頻振蕩高頻振蕩(zhndng)回路的振蕩回路的振蕩(zhndng)頻率頻率LCf21gpCCCC0傳感器起始傳感器起始(q sh)電電容容引線分布電容引線分布電容振蕩回路固定電容振蕩回路固定電容當被測量沒有變化時，當被測量沒有變化時，LCCCfgp)(2100第31頁/共61頁第三十一頁，共61頁。 2100LCCCCfffgp 當被測量改變時，振蕩器頻率隨之有個相應當被測量改變時，振蕩器頻率隨之有個相應(xingyng)的改的改變量變量 f，稱為頻偏。，稱為頻偏。整理整理(zhngl)得得00 21fCCCCfg

23、p 在測量電路中，伴隨頻率的改變，振蕩器輸出幅值往往也會在測量電路中，伴隨頻率的改變，振蕩器輸出幅值往往也會改變，為克服后者，在振蕩器之后要加改變，為克服后者，在振蕩器之后要加限幅環節限幅環節。第32頁/共61頁第三十二頁，共61頁。 0000000000000000000000000000 211222121fCCCCCCCCCCCCCCfCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCfCCCCCCCCCCCfCCCCCCCfLCCCCLCCCffLCCCCLCCCfffgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgp ）（）（）（）（）（ 第33頁/共6

24、1頁第三十三頁，共61頁。( (一一) )二極管二極管T T形網絡形網絡三、三、 脈沖調制測量脈沖調制測量(cling)(cling)電路電路第34頁/共61頁第三十四頁，共61頁。01222()LLELRRRRUUCCRRT第35頁/共61頁第三十五頁，共61頁。2)(2LLLRRRRRR 210CCUfKUE第36頁/共61頁第三十六頁，共61頁。( (二二) )脈沖寬度調制電路脈沖寬度調制電路第37頁/共61頁第三十七頁，共61頁。脈沖脈沖(michng)調寬電路波形圖調寬電路波形圖 lnln1122211111rrUUUCRTUUUCRT 12121121212110UTTTTUTTT

25、UTTTUUUBA 第38頁/共61頁第三十八頁，共61頁。 121210UCCCCU 第39頁/共61頁第三十九頁，共61頁。102iCUUC 02()ln(/ )rxLxCR r 0 xiiFCLxUUUCL 例題例題(lt)：P54解解: (1)根據運放根據運放(yn fn)知識，得知識，得題目題目(tm)中中02ln(/ )rFLCR r 為了滿足為了滿足U0與與x呈線性關系，呈線性關系，Cx應接在輸入回路應接在輸入回路C1位置，位置，CF應接應接在反饋回路在反饋回路C2位置，此時有位置，此時有第40頁/共61頁第四十頁，共61頁。020.05/ln(/ )xdCkpF mmdxR r

26、(3)由由U0的表達式求該測量的表達式求該測量(cling)變換系統的輸出電壓靈敏度變換系統的輸出電壓靈敏度00.24/idUUkVmmdxL(2)由由Cx的表達式求電容式傳感器的靈敏度的表達式求電容式傳感器的靈敏度02()ln(/ )rxLxCR r 0 xiiFCLxUUUCL 第41頁/共61頁第四十一頁，共61頁。第二節第二節 電容式傳感器的誤差電容式傳感器的誤差(wch)(wch)分析分析一、等效電路一、等效電路 圖中圖中C為傳感器電容，為傳感器電容， Rp為損耗并聯電阻，它包含極板間漏電為損耗并聯電阻，它包含極板間漏電(lu din)和介質損耗；和介質損耗； Rs為引線、極板、金屬

27、支座等引起的的串聯損耗電阻；為引線、極板、金屬支座等引起的的串聯損耗電阻； Ls為電流回路的總電感；為電流回路的總電感； Cp為寄生電容，分析可視為寄生電容，分析可視 為含于傳感器電容為含于傳感器電容C中。中。2222222()()111pppppcsssspCRRRZRj LRjLj CRC RC R在電容器的各種損耗、電場邊緣效應、寄生與分布電容等因在電容器的各種損耗、電場邊緣效應、寄生與分布電容等因素素(yn s)不可忽略時，其等效阻抗不可忽略時，其等效阻抗第42頁/共61頁第四十二頁，共61頁。21esCCCL由于傳感器并聯電阻由于傳感器并聯電阻(dinz)Rp一般都很大，一般都很大，

28、 Rs又相對又相對較小，因而簡化后可得等效電容較小，因而簡化后可得等效電容2/1eesCC CCCL則電容的實際則電容的實際(shj)相對變化量為相對變化量為第43頁/共61頁第四十三頁，共61頁。222221011/ppssppRRRC RRC R2222222()()111pppppcsssspCRRRZRj LRjLj CRC RC R22221()1ppseCRjjLCC R 2222222211111/pppsssseCRCLCLLLCC RRCCC第44頁/共61頁第四十四頁，共61頁。二、邊緣效應二、邊緣效應 以上分析各種電容式傳感器時還忽略了邊緣效應的影響以上分析各種電容式傳感

29、器時還忽略了邊緣效應的影響。電容器兩極板間的電場線。電容器兩極板間的電場線中間部分是均勻的中間部分是均勻的，到了，到了邊邊緣會發生彎曲緣會發生彎曲。這時，對極板半徑為。這時，對極板半徑為r的變極距型電容傳的變極距型電容傳感器，其電容值應按下式計算：感器，其電容值應按下式計算：216ln1( )rrhCrfddd 為了克服邊緣效應，應盡量增大前一項，減小后一項為了克服邊緣效應，應盡量增大前一項，減小后一項。增大前項。增大前項(qin xin)，意味著增大極板面積，減小，意味著增大極板面積，減小極板間距；極板間距；減小后項，意味著極板厚度要盡量小于極板間距。減小后項，意味著極板厚度要盡量小于極板間

30、距。第45頁/共61頁第四十五頁，共61頁。 邊緣效應不僅使電容傳感器的靈敏度降低，而且產生非線性。為了邊緣效應不僅使電容傳感器的靈敏度降低，而且產生非線性。為了(wi (wi le)le)消除邊緣效應的影響，可以采用帶有保護環的結構，如圖所示。消除邊緣效應的影響，可以采用帶有保護環的結構，如圖所示。 保護環與定極板同心、電氣上絕緣且間隙越小越好，同時始終保持等電保護環與定極板同心、電氣上絕緣且間隙越小越好，同時始終保持等電位，以保證中間工作區得到均勻的場強分布，從而位，以保證中間工作區得到均勻的場強分布，從而(cng r)(cng r)克服邊緣效克服邊緣效應的影響。應的影響。為減小極板厚度，

31、往往不用為減小極板厚度，往往不用整塊金屬板做極板，而用石整塊金屬板做極板，而用石英或陶瓷等非金屬材料，蒸英或陶瓷等非金屬材料，蒸涂一薄層涂一薄層(bo cn)(bo cn)金屬作金屬作為極板。為極板。第46頁/共61頁第四十六頁，共61頁。消除寄生與分布電容的影響，一是可從改善傳感器結構消除寄生與分布電容的影響，一是可從改善傳感器結構和尺寸下手，即增加初始電容值，使寄生與分布電容對和尺寸下手，即增加初始電容值，使寄生與分布電容對傳感器的影響減小。二是使用傳感器的影響減小。二是使用(shyng)(shyng)各種屏蔽技術各種屏蔽技術。第47頁/共61頁第四十七頁，共61頁。(一一)、驅動、驅動(

32、q dn)電纜法電纜法 它實際上是一種它實際上是一種等電位屏蔽法。如等電位屏蔽法。如圖所示：在電容傳圖所示：在電容傳感器與測量電路的感器與測量電路的前置級之間采用雙前置級之間采用雙層屏蔽電纜。層屏蔽電纜。第48頁/共61頁第四十八頁，共61頁。該方法該方法(fngf)(fngf)的的難處是，要在很寬難處是，要在很寬的頻帶上嚴格實現的頻帶上嚴格實現放大倍數等于放大倍數等于1 1，且輸出與輸入的相且輸出與輸入的相移為零。移為零。第49頁/共61頁第四十九頁，共61頁。01()(1)cxiiiiUUUUAUA U 例題例題(lt)：P58解：由圖可知解：由圖可知(k zh)，傳感器，傳感器Cx兩端電

33、壓為兩端電壓為0201aaiUAUA AU 而放大器而放大器-Aa的輸出的輸出(shch)電壓為電壓為(1)iaiA UA AU當當 時，電纜芯線與內屏蔽線等電勢，有時，電纜芯線與內屏蔽線等電勢，有02cxUU 11aAA 即即第50頁/共61頁第五十頁，共61頁。(二二)、整體屏蔽法、整體屏蔽法以差動電容傳感器配用電橋測量電路為例，如圖所示。以差動電容傳感器配用電橋測量電路為例，如圖所示。C1和和C2構成構成(guchng)差動電容傳感器，與平衡電阻差動電容傳感器，與平衡電阻R1和和R2組成測組成測量電橋，量電橋，Cp1和和Cp2為寄生電容為寄生電容 。屏蔽層接地點選擇在兩平衡電阻阻抗臂屏蔽

34、層接地點選擇在兩平衡電阻阻抗臂R1和和R2中間中間(zhngjin)，使，使電纜芯線與其屏蔽層之間的寄生電容電纜芯線與其屏蔽層之間的寄生電容Cp1和和Cp2分別與分別與R1和和R2相并聯相并聯。如果。如果R1和和R2比比Cp1和和Cp2的的容抗小得多，則寄生容抗小得多，則寄生電容電容Cp1和和Cp2對電橋對電橋平衡狀態的影響就很平衡狀態的影響就很小。小。 第51頁/共61頁第五十一頁，共61頁。四、環境溫度四、環境溫度設一變極距型電容式傳感器，設固定極板厚度為設一變極距型電容式傳感器，設固定極板厚度為h，線脹系數為，線脹系數為ah；絕；絕緣件厚度為緣件厚度為b，線脹系數為，線脹系數為ab；可動

35、版至絕緣層底部的殼體長為；可動版至絕緣層底部的殼體長為L，線，線脹系數為脹系數為aL。當環境溫度為當環境溫度為t時，極板間距時，極板間距(jin j)為為d=L-b-h。當環境溫度變化當環境溫度變化t時，極板間距時，極板間距(jin j)變為變為dt，有，有(1)(1)(1)tLbhdLatbathat第52頁/共61頁第五十二頁，共61頁。()()tLbhttLbhdda La ba htdda La ba ht 將將d=L-b-h帶入，整理帶入，整理(zhngl)得得0Lbha La ba h消除消除(xioch)由溫度變化而引起的電容相對誤差的條件為由溫度變化而引起的電容相對誤差的條件為

36、(1)(1)bhLLaadbhaa在設計在設計(shj)電容式傳感器時，應首先根據根據合理的初始電容決定極板電容式傳感器時，應首先根據根據合理的初始電容決定極板間隙間隙d，然后再根據材料的線脹系數，然后再根據材料的線脹系數ah、ab、aL，適當地選擇，適當地選擇b和和h，就可，就可消除由環境溫度變化而引起的電容量相對誤差。消除由環境溫度變化而引起的電容量相對誤差。由于溫度變化而引起的電容量相對誤差為由于溫度變化而引起的電容量相對誤差為第53頁/共61頁第五十三頁，共61頁。第四節電容式傳感器的醫學應用第四節電容式傳感器的醫學應用一、電容式壓力一、電容式壓力(yl)傳感器及血壓測量傳感器及血壓測量腔室通過腔室通過