電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路：電容式傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中，（）用于單個(gè)電容量變化的測(cè)量
油罐“小呼吸”蒸發(fā)損耗測(cè)量的實(shí)驗(yàn)用到的測(cè)試方法是（）。 量油法。 測(cè)氣法。 體積濃度法。 比樣法。
螺桿泵機(jī)械密封泄漏的主要原因（）。 壓力低。 流量大。 頸環(huán)傾斜。 介質(zhì)粘度。
在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所進(jìn)行儀表維護(hù)時(shí)，應(yīng)注意哪些問(wèn)題？
油庫(kù)中常用（）儲(chǔ)存汽油。 拱頂油罐。 內(nèi)浮頂油罐。 外浮頂油罐。 球罐。
下列不屬于非權(quán)力性影響力的特點(diǎn)的是（） 以正式的職位為基礎(chǔ)。 影響力持久，可起潛移默化的作用。 比較穩(wěn)定，不隨地位而變化。 下屬信服、尊敬，激勵(lì)作用大。 對(duì)下屬態(tài)度和行為的影響起主導(dǎo)作用。
電容式傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中，（）用于單個(gè)電容量變化的測(cè)量
電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路：電容式傳感器的應(yīng)用_電容式傳感器測(cè)量電路
描述
電容式傳感器的應(yīng)用
電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐高溫、耐輻射、分辨率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于壓力、位移、加速度、厚度、振動(dòng)、液位等測(cè)量中。但在使用中要注意以下幾個(gè)方面對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響：①減小環(huán)境溫度、濕度變化（可能引起某些介質(zhì)的介電常數(shù)或極板的幾何尺寸、相對(duì)位置發(fā)生變化）；②減小邊緣效應(yīng)；③減少寄生電容；④使用屏蔽電極并接地（對(duì)敏感電極的電場(chǎng)起保護(hù)作用，與外電場(chǎng)隔離）；⑤注意漏電阻、激勵(lì)頻率和極板支架材料的絕緣性。
電容式傳感器應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
（1）克服寄生電容的影響
電容式傳感器由于受結(jié)構(gòu)與尺寸的限制，其電容量都很小（pF到幾十pF），屬于小功率、高阻抗器件，因此極易外界干擾，尤其是受大于它幾倍、幾十倍的、且具有隨機(jī)性的電纜寄生電容的干擾，它與傳感器電容相并聯(lián)，嚴(yán)重影響感器的輸出特性，甚至?xí)蜎](méi)有用信號(hào)而不能使用。消滅寄生電容影響，是電容式傳感器實(shí)用的關(guān)鍵。
（2）克服邊緣效應(yīng)的影響
實(shí)際上當(dāng)極板厚度h與極距δ之比相對(duì)較大時(shí)，邊緣效
應(yīng)的影響就不能忽略；邊緣效應(yīng)不僅使電容傳感器的靈敏度降低，而且產(chǎn)生非線性。
（3）克服靜電引力的影響
電容式傳感器兩極板間因存在靜電場(chǎng)，而作用有靜電引力或力矩。靜電引力的大小與極板間的工作電壓、介電常數(shù)、極間距離有關(guān)。通常這種靜電引力很小，但在采用推動(dòng)力很小的彈性敏感元件情況下，須考慮因靜電引力造成的測(cè)量誤差。
（4）溫度影響
環(huán)境溫度的變化將改變電容傳感器的輸出相對(duì)被測(cè)輸入量的單值函數(shù)關(guān)系，從而引入溫度干擾誤差。溫度影響主要包括溫度對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸和對(duì)介質(zhì)的影響兩方面。
電容式傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路
目前較常采用的有電橋電路、調(diào)頻電路、脈沖調(diào)寬電路和運(yùn)算放大器式電路等，這里只介紹電橋電路和運(yùn)算放大器電路。
一、 電橋電路
將電容傳感器接入交流電橋作為電橋的一個(gè)或兩個(gè)相鄰臂，另外兩臂可以是電阻、電容或電感，也可以是變壓器的兩個(gè)次級(jí)線圈，如圖1所示。
在圖1a單臂接法電橋電路中，電容c1、c2、c3、cx構(gòu)成電橋的四臂，cx為電容傳感器，當(dāng)cx改變時(shí)，u0≠0，有輸出電壓。
在圖1 b差動(dòng)接法電橋電路中，其輸出電壓可用下式表示：
由于電橋輸出電壓與電壓成比例，因此要求電源電壓波動(dòng)極小，需要采用穩(wěn)幅、穩(wěn)頻等措施。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，接有電容傳感器的交流電橋輸出阻抗很高（一般達(dá)幾兆歐至幾十兆歐），輸出電壓幅值又小，所以必須后接高輸入阻抗放大器將信號(hào)放大后才能測(cè)量。
由電橋電路組成的系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。
二、調(diào)頻電路
將電容傳感器接入高頻振蕩器的lc諧振回路中，作為回路的一部分。當(dāng)被測(cè)量變化使傳感器電容改變時(shí)，振蕩器的振蕩頻率隨之改變，即振蕩器頻率受傳感器電容所調(diào)制。其電路組成原理框圖如圖3所示。
特點(diǎn)：
轉(zhuǎn)換電路生成頻率信號(hào)，可遠(yuǎn)距離傳輸不受干擾。
具有較高的靈敏度，可以測(cè)量高至0.01μm級(jí)位移變化量。
但非線性較差，可通過(guò)鑒頻器（頻壓轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)后，進(jìn)行補(bǔ)償。
三、運(yùn)算放大器式電路
將電容傳感器接入開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為a的運(yùn)算放大電路中，作為電路的反饋組件，如圖4所示。圖中u是交流電源電壓，c是固定電容，cx是傳感器電容，uo是輸出信號(hào)電壓。
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第二節(jié)電容式傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路常見(jiàn)的有變壓器橋式電路、雙T電橋電路、脈沖寬度調(diào)制電路、FM調(diào)頻電路等。FM調(diào)頻電路調(diào)頻電路是將電容傳感器作為L(zhǎng)C振蕩器諧振回路的一部分,當(dāng)電容Cx變大時(shí),振蕩器的頻率f變低。由于振蕩器的頻率受電容傳感器的調(diào)制,實(shí)現(xiàn)C/f的變換。回目錄調(diào)頻(FM)電路TTL電平的高電平和低電平電壓范圍分別是多少伏?電容式傳感器的調(diào)頻電路與電渦流傳感器的調(diào)頻電路有何區(qū)別?上式中哪個(gè)量是變量?脈沖調(diào)制電路利用某種方法對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制,在電路的輸出端得到一系列按一定規(guī)律變化的、幅值相等,寬度不相等的脈沖。脈沖調(diào)制電路分析當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的Q端輸出為高電平時(shí),A點(diǎn)通過(guò)R1對(duì)C1充電,F點(diǎn)電位逐漸升高。在Q端為高電平期間,Q端為低電平,電容C2通過(guò)低內(nèi)阻的二極管VD2迅速放電,G點(diǎn)電位被鉗制在低電平。當(dāng)F點(diǎn)電位升高超過(guò)參考電壓UR時(shí),比較器A1產(chǎn)生一個(gè)“置零脈沖”,觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),A點(diǎn)跳變?yōu)榈碗娢?B點(diǎn)跳變?yōu)楦唠娢弧４藭r(shí)C1經(jīng)二極管VD1迅速放電,F點(diǎn)被鉗制在低電平,而同時(shí)B點(diǎn)高電位經(jīng)R2向C2充電。當(dāng)G點(diǎn)電位超過(guò)UR時(shí),比較器A2產(chǎn)生一個(gè)“置1脈沖”,使觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn),A點(diǎn)恢復(fù)為高電位,B點(diǎn)恢復(fù)為低電位。如此周而復(fù)始,在雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩輸出端各自產(chǎn)生一個(gè)寬度受C1、C2調(diào)制的脈沖波形。當(dāng)C1>C2時(shí),t1>t2,經(jīng)低通濾波器后,獲得的輸出電壓平均值Uo為正值。脈沖調(diào)制電路的輸出波形a)C1=C2時(shí)的波形b)C1>C2時(shí)的波形二極管雙T形交流電橋電路Ui是頻率為f的高頻激勵(lì)電源(約1MHz),它提供了幅值對(duì)稱的方波。VD1、VD2為特性完全相同的兩只二極管,固定電阻R1=R2=R,C1、C2為傳感器的兩個(gè)差動(dòng)電容,初始值C1=C2。在Ui為正半周時(shí),VD1導(dǎo)通、VD2截止,于是電容C1快速充電到Ui的幅值,有電流i1流過(guò)RL。在隨后的負(fù)半周期間,VD1截止、VD2導(dǎo)通,于是電容C2快速充電到Ui的幅值,而電容C1放電。有電流i2逆向流過(guò)RL。二極管雙T形交流電橋電路分析在初始狀態(tài),由于C1=C2,所以電
電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路：電容式傳感器轉(zhuǎn)換電路
摘 要：首先介紹了將電容轉(zhuǎn)換為與其值成正比的直流電壓信號(hào)（C/U轉(zhuǎn)換）或時(shí)間信號(hào)（C/t轉(zhuǎn)換）的幾種方法，接著重點(diǎn)分析了一種利用容抗法實(shí)現(xiàn)的C/U轉(zhuǎn)換電路，并給出了具體參數(shù)。最后簡(jiǎn)單闡述了在生產(chǎn)科研活動(dòng)中如何利用低功耗電容式傳感器的電容轉(zhuǎn)換電路對(duì)一些非電量進(jìn)行測(cè)量。
關(guān)鍵詞：電容；傳感器；轉(zhuǎn)換；測(cè)量
在生產(chǎn)科研活動(dòng)中，經(jīng)常要對(duì)溫度、壓力等非電量進(jìn)行測(cè)量，使得現(xiàn)代傳感器技術(shù)有了飛速的發(fā)展。電容式傳感器的檢測(cè)元件可將被測(cè)非電量變換為電容量，然后通過(guò)對(duì)電容值的測(cè)量得到相應(yīng)的非電量的值。由此可見(jiàn)對(duì)電容值進(jìn)行測(cè)量是有實(shí)際意義的。在數(shù)字化測(cè)量技術(shù)中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)電容所測(cè)值進(jìn)行數(shù)字顯示，通常是將被測(cè)電容Cx先轉(zhuǎn)換成與其成正比的直流電壓信號(hào)（稱C/U轉(zhuǎn)換）或時(shí)間信號(hào)（稱C/t轉(zhuǎn)換）。這里介紹一些具體的轉(zhuǎn)換方法，并詳細(xì)討論一個(gè)典型的C/U轉(zhuǎn)換電路。
1、測(cè)量電容的幾種轉(zhuǎn)換方法
⑴ 充電法測(cè)電容
圖1是這種方法的原理圖。集成運(yùn)放反向輸入端所加的基準(zhǔn)電壓Ur經(jīng)電阻R對(duì)被測(cè)電容Cx進(jìn)行充電，當(dāng)輸出電壓Uo達(dá)到預(yù)先設(shè)定的額定值時(shí)就停止充電。在Ur和R為定值的情況下，顯然充電時(shí)間t的長(zhǎng)短與Cx成正比。由圖1可寫出其關(guān)系式：
只要測(cè)出時(shí)間t的大小，就可得知Cx的值。利用這種C/t的轉(zhuǎn)換方法測(cè)電容，其可測(cè)范圍為10μf-999.9μf。
⑵ 充放電法測(cè)電容
圖2是這種方法的原理圖之一，它由窗口比較器對(duì)電容的充放電進(jìn)行控制。基準(zhǔn)Ur先對(duì)Cx進(jìn)行充電，當(dāng)兩端電壓達(dá)到額定值時(shí)就對(duì)地放電，當(dāng)電容兩端電壓降低到一個(gè)額定值時(shí)再次充電。Cx如此反復(fù)的充放電，就形成一個(gè)周期為T的震蕩電壓波形，T值與Cx成正比，因此通過(guò)測(cè)量時(shí)間T的大小就可得知Cx的值。這種通過(guò)C/t轉(zhuǎn)換測(cè)量電容若配上單片機(jī)電容量的分辯率可達(dá)（0.5-1）×10-3乘以電容滿度值，可測(cè)范圍為0-200μF。
和上述方法相似的另一種測(cè)量方式是稱為換向式的測(cè)量法，它也是先充電后放電，但放電到-Ur為止通過(guò)測(cè)量放電的持續(xù)時(shí)間Td得知Cx的大小，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)充電電源及放大器參數(shù)要求不嚴(yán)格，測(cè)量誤差小，分辨力可達(dá)0.1pF，能滿足電容傳感器的要求。
⑶ 脈寬調(diào)制法測(cè)電容
圖3是這種方法的原理圖。它是在如圖所示的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)端輸入一個(gè)脈寬為tw，周期為T的矩形波，在閾值為TH加被測(cè)電容Cx。通過(guò)Cx充放電在輸出端得到一個(gè)周期仍為T，但脈寬tw即占空比q=tw/T隨Cx成比例變化的矩形波（所以稱為脈寬調(diào)制）。如果能設(shè)法測(cè)出tw的值，則Cx也可得，這顯然也屬于用C/t轉(zhuǎn)換法測(cè)電容。由于q隨C/x改變是輸出的矩形波電壓平均值Uo值隨之而變，即表明Cx與Uo成正比，所以只要能Uo并測(cè)出它的數(shù)值，就可以得出Cx的值，顯然這屬于通過(guò)C/U轉(zhuǎn)換測(cè)電容。脈寬調(diào)制法測(cè)電容的范圍為0-20μF，最高分辨別率為1μF，它的缺點(diǎn)是測(cè)量前都要手動(dòng)調(diào)零，從而延長(zhǎng)了測(cè)量時(shí)間。
⑷ 容抗法測(cè)電容
圖4是這種方法的原理電路圖。運(yùn)放處于線性工作，Ui是幅度及頻率fo均恒定的正弦測(cè)試信號(hào)。電容中通過(guò)正弦交流信號(hào)時(shí)，其容抗為Xc=1/（2πfoCx），當(dāng)fo恒定時(shí)，Xc與Cx成反比。
2、按容抗法實(shí)現(xiàn)的C/U轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與分析
根據(jù)容抗法測(cè)量原理，為實(shí)現(xiàn)C/U轉(zhuǎn)換，必須有正弦信號(hào)發(fā)生器，C/ACU轉(zhuǎn)換電路，AC/DC轉(zhuǎn)換電路，濾波器及輔助電路等。
由集成運(yùn)放N1，電阻R1-R5和C1-C2組成RC橋式振蕩器，其中C1R1和C2R2組成RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，R3R4R5組成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)調(diào)整R3R4R5 的值使略大于3滿足起振的條件，即R4+R5>2R3。運(yùn)放N2是一級(jí)反向輸入的緩沖放大器，其電壓增益為A=-（R7+RP1）/R6其中RP1為校準(zhǔn)電位器，調(diào)節(jié)RP1可改變N2的電壓增益。由運(yùn)放N3、電阻RS和電容Cx組成測(cè)量電容的主電路，其功能是實(shí)現(xiàn)C/ACU的轉(zhuǎn)換。由運(yùn)放N4、電阻R9- R11和電容C3- C4組成二階有源帶通濾波器，其中心頻率fo=400HZ因此有源帶通濾波器只允許400HZ信號(hào)通過(guò)，這樣就得到一個(gè)純正的400HZ的正弦波。由集成運(yùn)放N5、二極管VD3-VD5電阻R13- R16和，電位器RP2和電容C5- C8組成精密整流電路，電路中的R12是N5的同向端輸入電阻，R13、 R14為負(fù)反饋電阻可將N5偏置在線性放大區(qū)并控制運(yùn)放的增益。
3、電容式傳感器的應(yīng)用
電容式傳感器的檢測(cè)元件將被測(cè)非電量變換為電容量變化后，用測(cè)量線路（C/U轉(zhuǎn)換電路）把電容容量的變化變換為電壓，再通過(guò)電壓與電容的關(guān)系得出非電量的值。可應(yīng)用在測(cè)氣體的濃度、油箱油量、導(dǎo)電液體液位等等。
這種電容式轉(zhuǎn)換電路具有線性度好、準(zhǔn)確度高、電路簡(jiǎn)單、成本小、功耗低等特點(diǎn)可應(yīng)用于一些小型、便攜式裝置中。例如數(shù)字萬(wàn)用表就是利用容抗法實(shí)現(xiàn)C/U轉(zhuǎn)換輸出平均值電壓再配以高分辯率的液晶A/D轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量來(lái)測(cè)量電容的。
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