КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Емкостные чувствительные элементы с изменяемым зазором
Зависимость емкости ЧЭ с одной подвижной пластиной и одной неподвижной (рис. 2.3,а) от преобразуемого изменения зазора при номинальном значении по (2.2) определяется уравнением
С = 8,85·10-3 Q/(d+ ), (2.3)
где в алгебраической сумме d+ значение положительное при увеличении зазора и отрицательное при уменьшении. Чувствительность такого ЧЭ имеет вид
= - 8,85·10-3 Q/d 2 ; (2.4)
= –8,85·10-3 Q/ 2, (2.5)
и при уменьшается относительно номинального значения до величины
/ = d 2/[ 2] = 0,8264462 (2.6)
и при увеличивается в
d 2/[ 2] = 1,2345679 (2.7)
раза, т.е. даже при нелинейность ЧЭ приходится учитывать. Следует сделать и второй вывод: при увеличении d чувствительность ЧЭ весьма существенно уменьшается.

Рис. 2.3
По теоретическим основам и производственным возможностям конструктивного исполнения для емкостных ЧЭ практикуют значения d = 0,1...1 мм и . Применяют даже номинальные значения d = 10...20 мкм, что требует особой чистоты поверхностей пластин от шероховатостей, влаги и пыли. Нелинейность ЧЭ можно учесть при вторичных преобразованиях. Часто для уменьшения нелинейности и повышения точности емкостные ЧЭ с изменяемым зазором делают дифференциальными с 3 пластинами (рис. 2.3,б). Емкости С1 и С2 дифференциального ЧЭ включаются в смежные плечи вторичного мостового или дифференциального преобразователя, что создает эффект суммарного изменения емкости при уменьшении (увеличении) и увеличении (уменьшении) вследствие перемещения (прогиба) подвижной средней пластины. Следовательно, такие ЧЭ при тех же площадях пластин имеет в 2 раза большую чувствительность. При перемещении чувствительность ЧЭ по емкости С1 согласно (2.6) уменьшается до уровня 0,8264462, но чувствительность по С2 согласно (2.7) увеличивается в 1,2345679 раза, в результате чего суммарная чувствительность увеличивается всего в (0,8264462+1,2345679)/2=1,030507 раза. По сопоставлению этого числа с (2.6) и (2.7) видно, что дифференциальное исполнение емкостного ЧЭ с изменяемым зазором уменьшает нелинейность на порядок (до значения 1%) при . Естественно, применение дифференциального ЧЭ уменьшает влияние на изменений температуры, влажности и других дестабилизирующих факторов.
Емкостные ЧЭ с изменяемым зазором и пружинящим эффектом применяют для измерений давления, ускорения и вибрации. Порог чувствительности таких ЧЭ оценивается в 10 м, а погрешность - около 0,5%. Емкость такого ЧЭ составляет десятки пикофарад.
|