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淮 阴 工 学 院 毕业设计(论文)外文资料翻译 学 院： 电子与电气工程学院 专 业： 测控技术与仪器 姓 名： 徐 立 学 号： 1071203131 外文出处： IEEE Press, Piscataway, New Jersey. 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语： 年 月 日 签名： 注：请将该封面与附件装订成册。附件1：外文资料翻译译文 电容式传感器 1.简介 电容式传感器可以直接感应各种物理量—位移，化学成分，电场等，并且能间接感应其他许多变量——能被转换成位移或介电常数的各类物理量，例如压力，加速度，液位，液体的组成。 它们是通过施加5V电压的检测电路将变化量转化为电容电压频率或脉冲宽度的变化。电容式传感器的应用范围。1907年，第一次提到电容式传感器，但传感器所随着低成本的技术稳定性和调节电路，传感器偏移和增益调整不是必需的，作为电极的原始输出信号的电容跨度几乎可以与电源轨。这些优势许多转换 设计过程通常遵循以下步骤 1）电极板的设计来衡量所需的变数。电容的最大值与极板面积和极板间距有关 2）通过把电容加上适当的电路来防范或屏蔽电极传感器的杂散电容和串扰 3）计算传感器电容，杂散电容和输出信号摆幅 4）指定转换的功能，如E0= C（面积线性），E0= 1/C（间距线性）。使用两个高精度平衡电容器，例如传递函数C1/C2或（C1- C2）/（C1 + C2） 5）选择一个激励频率足够高降低噪音。通过增加激发频率来降低外部和内部电路产生的噪音 6） 设计电路，既要以满足精度为目标，也要考虑外界环境 1.1应用 电容式传感器具有广泛的用途。如： 1）将流量通过电容传感器转化为电信号，电容式传感器也可以用来测量位移。 2）具有稳定灵敏偏转特性的探测器可以用来测量压力。 3）电容液位传感器，可以放置在导电液体的上方，或用于测量非导电油箱外板的电容变化，测量箱内的液位 4）间距—— 需要将放置金属物体附近的电容电极靠的比较近。 5）扫描多片传感器 –单板间距测量可以推广到多板间距测量。导电和绝缘的表面都可以测量。 6）厚度测量 -测量其介电常数已知的绝缘体厚度，或介电常数已知的接触板的厚度。 7）冰探测器 -飞机机翼结冰可检测机翼前缘使用的绝缘金属条。 8）轴角或直线位置-电容式传感器可以测量角度和位置，用multiplate方案给出精度高和数字形式的输出,或用一种较少的绝对准确性，但更快的响应和更简单的电路模拟输出。 9）灯调光开关-普通金属板软触摸灯调光器采用60Hz的激励和感应到人体的电容。 10）钥匙开关- 利用电容式按键开关，或用手指移动导电柱塞使两个小板之间的耦合中断。 11）限位开关 -限位开关可以探测到一个电容的增加。 12）XY坐标- 电容大小不同的图形输入可作为输入设备电脑鼠标的XY坐标，手指触摸敏感，Z轴敏感和手写笔激活的设备都可供选择。 13）加速度计-ADI公司推出了1.5克的敏感性集成加速芯片。有了这种敏感性芯片的设备可以作为一个倾斜仪。 2. 电容的计算 2.1最简单的电极结构是两个一定间距的平行板所构成的。 图1平行板 图1为100毫米×100毫米尺寸和间距为1mm钢板所组成的电容器，（忽略边缘影响），在真空中的电容是88.54 pF。真空介电常数εr或相对介电常数K为1，空气电介质常数增加至1.0006。如塑料或油电介质材料具有典型3-10的介电常数，水等流体具有50或者更高的介电常数。 边缘通量的影响，如果极板接近板间距，图1计算是准确的。但是，随着板间距的增加而使相对面积增加，更多的磁力线就可以通过边缘和板背上，测量电容可以远远大于计算值。 图2 同轴圆柱 2.2任意形状的电极电容 计算任意电极电容涉及到了柏松定律。简单说，通常可以解决径向或矩形对称的电容计算，但是对于计算相对复杂形状的电容是比较困难的。 对于非对称电极，可近似解。磁力线素描能够产生出近似正交的磁力线和等势面，并通过素描的面积来计算出电容的大小。 有限元素分析软件和其他方面提供相当于执行一个粗略的磁场线素描。有限元素分析程序可以处理二维或三维制作电容值的磁力线图。 3.位移测量 电容式传感器常用于直接与非接触式角度测量，以及测量线性位移，极板间距。 根据测量工作的使用，传感器电极有几种不同的安装。对于小位移精确测量，线性变化的间距是最好的，但是测量别的，面积变化是最好的。三电极系统可以提高性能，在许多板块并行使用，增加电容。多板可以独立处理，以便更好的得到高精度的测量值。 4.传感器其他测量量 电容式传感器直接检