ВУЗ:
Составители:
47
Если на начальном этапе развития МСТ для этих целей активно разрабатыва-
лись тензорезисторные преобразователи, то в последние годы более перспек-
тивными представляются емкостные датчики перемещений в связи с рядом их
преимуществ, перечисленных ниже [16]:
1.
В емкостных преобразователях с переменным зазором в электрический
сигнал преобразуется прогиб упругого элемента, являющийся интегральным
эффектом его деформации, в то время как тензорезистивные преобразователи
воспринимают локальные деформации этого элемента.
2.
Емкостные преобразователи меньше подвержены влиянию внешних
факторов, поскольку диэлектрическая проницаемость воздушного зазора суще-
ственно стабильнее, чем удельная электропроводность полупроводниковых
тензорезисторов.
3.
Емкостные преобразователи обеспечивают больший динамический
диапазон и лучшую помехоустойчивость, т.к. относительное изменение зазора
при воздействии входной величины может достигать почти 100%, в то время,
как предельные значения относительной деформации упругих элементов, как
правило, не превышает 0,1%.
4.
Интегральная технология позволяет реализовать воздушные зазоры в
преобразователях в диапазоне 1-10 мкм, что соответствует удельной емкости 9-
0,9 пФ/мм
2
и получить размер емкостных преобразователей, не превышающие
габаритов тензопреобразователей.
Конструкции емкостных датчиков перемещений весьма разнообразны и
тесно связаны с конструкцией и способом изготовления объекта, на котором
они установлены. Из выражения для емкости плоского конденсатора, которое в
СИ преобразуется в форму
,
0
h
S
C
⋅
⋅
=
ε
ε
следует, что вариацию емкости за счет перемещений конструктивных элемен-
тов можно получить как изменением площади обкладок S, так и зазора h между
ними. Чаще всего используется изменение зазора. В этом случае для уменьше-
ния ошибок измерения необходимо принять меры по сохранению постоянства
эффективной площади обкладок при изменении зазора. Обычно это
условие
выполняется, если одна обкладка по площади заметно меньше другой
(рис. 4.1,а) или используется вариант «пересечения» обкладок и рабочая пло-
щадь определяется только площадью пересекающихся частей (рис. 4.1,б). По-
стоянство рабочей площади обкладок способствует также повышению темпера-
турной стабильности датчика.
При проектировании емкостного датчика перемещений не следует забы-
вать, что
наличие между электродами разности потенциалов вызывает силы
тяжения, стремящиеся изменить зазор. В пределе это может привести к залипа-
нию электродов и отказу датчика.
Фрагменты
конструкции емкостного чувствительного элемента акселе-
рометра с обкладками, получаемыми металлизацией или диффузией, приведе-
ны на рис. 4.2.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- …
- следующая ›
- последняя »
