Xem mẫu
- cuén thø cÊp. Khi ®iÖn trë cña thiÕt bÞ ®o ®ñ lín, ®iÖn ¸p ®o Vm gÇn nh− tuyÕn tÝnh
víi hiÖu sè c¸c hÖ sè hç c¶m cña hai cuén thø cÊp.
4.4. C¶m biÕn ®iÖn dung
4.4.1. C¶m biÕn tô ®iÖn ®¬n
C¸c c¶m biÕn tô ®iÖn ®¬n lµ mét tô ®iÖn ph¼ng hoÆc h×nh trô cã mét b¶n cùc
g¾n cè ®Þnh (b¶n cùc tÜnh) vµ mét b¶n cùc di chuyÓn (b¶n cùc ®éng) liªn kÕt víi vËt
cÇn ®o. Khi b¶n cùc ®éng di chuyÓn sÏ kÐo theo sù thay ®æi ®iÖn dung cña tô ®iÖn.
- §èi víi c¶m biÕn h×nh 4.13a: d−íi t¸c ®éng cña ®¹i l−îng ®o XV, b¶n cùc ®éng
di chuyÓn, kho¶ng c¸c gi÷a c¸c b¶n cùc thay ®æi, kÐo theo ®iÖn dung tô ®iÖn biÕn
thiªn.
εε 0 s
C=
δ
ε - h»ng sè ®iÖn m«i cña m«i tr−êng.
ε0 - h»ng sè ®iÖn m«i cña ch©n kh«ng.
s - diÖn tÝch n»m gi÷a hai ®iÖn cùc.
δ - kho¶ng c¸ch gi÷a hai b¶n cùc.
δ XV
α XV
XV
c)
b)
a)
H×nh 4.13 C¶m biÕn tô ®iÖn ®¬n
- §èi víi c¶m biÕn h×nh 4.13b: d−íi t¸c ®éng cña ®¹i l−îng ®o XV, b¶n cùc ®éng
di chuyÓn quay, diÖn tÝch gi÷a c¸c b¶n cùc thay ®æi, kÐo theo sù thay ®æi cña ®iÖn
dung tô ®iÖn.
ε 0 s ε 0 πr 2
C= = .α (4.11)
δ 360δ
α - gãc øng víi phÇn hai b¶n cùc ®èi diÖn nhau.
- 81 -
- §èi víi c¶m biÕn h×nh 4.13c: d−íi t¸c ®éng cña ®¹i l−îng ®o XV, b¶n cùc ®éng
di chuyÓn th¼ng däc trôc, diÖn tÝch gi÷a c¸c b¶n cùc thay ®æi, kÐo theo sù thay ®æi
cña ®iÖn dung.
2 πε 0
C= .l (4.12)
log( r2 / r1 )
XÐt tr−êng hîp tô ®iÖn ph¼ng, ta cã:
εs
C=
δ
∂C ∂C ∂C
dC = dε + ds + dδ
∂ε ∂s ∂δ
§−a vÒ d¹ng sai ph©n ta cã:
ε ε 0s0
s0
∆C = ∆ε + 0 ∆s − ∆δ (4.13)
(δ 0 + ∆δ )2
δ0 δ0
Khi kho¶ng c¸ch gi÷a hai b¶n cùc thay ®æi ( ε = const vµ s=const), ®é nh¹y cña
c¶m biÕn:
ε0s0
∆C
SCδ = =− (4.14)
(δ 0 + ∆δ )2
∆δ
Khi diÖn tÝch cña b¶n cùc thay ®æi ( ε = const vµ δ = const), ®é nh¹y cña c¶m
biÕn:
∆C ε 0
SCS = = (4.15)
∆s δ 0
Khi h»ng sè ®iÖn m«i thay ®æi ( s = const vµ δ = const), ®é nh¹y cña c¶m biÕn:
∆C s 0
SCε = = (4.16)
∆ε δ 0
NÕu xÐt ®Õn dung kh¸ng:
δ
1
Z= =
ωC ωεs
∂Z ∂Z ∂Z
dZ = dε + ds + dδ
∂ε ∂s ∂δ
§−a vÒ d¹ng sai ph©n:
δ0 δ0 1
∆Z = − ∆ε − ∆s + ∆δ
ωs 0 (ε 0 + ∆ε ) ωε 0 (s 0 + ∆s ) ωε 0 s 0
2 2
T−¬ng tù trªn ta cã ®é nh¹y cña c¶m biÕn theo dung kh¸ng:
- 82 -
- δ0
S Zε = − (4.17)
ωs 0 (ε 0 + ∆ε )
2
δ0
S Zs = − (4.18)
ωε 0 (s 0 + ∆s )
2
1
S Zδ = (4.19)
ωε 0 s 0
Tõ c¸c biÓu thøc trªn cã thÓ rót ra:
- BiÕn thiªn ®iÖn dung cña c¶m biÕn tô ®iÖn lµ hµm tuyÕn tÝnh khi diÖn tÝch b¶n
cùc vµ h»ng sè ®iÖn m«i thay ®æi nh−ng phi tuyÕn khi kho¶ng c¸ch gi÷a hai b¶n cùc
thay ®æi.
- BiÕn thiªn dung kh¸ng cña c¶m biÕn tô ®iÖn lµ hµm tuyÕn tÝnh khi kho¶ng c¸ch
gi÷a hai b¶n cùc thay ®æi nh−ng phi tuyÕn khi diÖn tÝch b¶n cùc vµ h»ng sè ®iÖn m«i
thay ®æi.
Ngoµi ra gi÷a hai b¶n cùc khi cã ®iÖn ¸p ®Æt vµo sÏ ph¸t sinh lùc hót, lùc nµy
cÇn ph¶i nhá h¬n ®¹i l−îng ®o.
4.4.2. C¶m biÕn tô kÐp vi sai
XV
A2 A 1 A3 XV
A1 A2 A3
α
A1 XV
A2 A3
δ c)
a) b)
H×nh 4.14 C¶m biÕn tô kÐp vi sai
Tô kÐp vi sai cã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c b¶n cùc biÕn thiªn dÞch chuyÓn th¼ng
(h×nh 4.14a) hoÆc cã diÖn tÝch b¶n cùc biÕn thiªn dÞch chuyÓn quay (h×nh 4.14b) vµ
dÞch chuyÓn th¼ng (h×nh 4.14c) gåm ba b¶n cùc. B¶n cùc ®éng A1 dÞch chuyÓn gi÷a
hai b¶n cùc cè ®Þnh A2 vµ A3 t¹o thµnh cïng víi hai b¶n cùc nµy hai tô ®iÖn cã ®iÖn
dung C21 vµ C31 biÕn thiªn ng−îc chiÒu nhau.
§é nh¹y vµ ®é tuyÕn tÝnh cña tô kÐp vi sai cao h¬n tô ®¬n vµ lùc t−¬ng hç gi÷a
c¸c b¶n cùc triÖt tiªu lÉn nhau do ng−îc chiÒu nhau.
- 83 -
- 4.4.3. M¹ch ®o
Th«ng th−êng m¹ch ®o dïng víi c¶m biÕn ®iÖn dung lµ c¸c m¹ch cÇu kh«ng
c©n b»ng cung cÊp b»ng dßng xoay chiÒu. M¹ch ®o cÇn tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau:
- Tæng trë ®Çu vµo tøc lµ tæng trë cña ®−êng chÐo cÇu ph¶i thËt lín.
- C¸c d©y dÉn ph¶i ®−îc bäc kim lo¹i ®Ó tr¸nh ¶nh h−ëng cña ®iÖn tr−êng
ngoµi.
- Kh«ng ®−îc m¾c c¸c ®iÖn trë song song víi c¶m biÕn.
- Chèng Èm tèt.
H×nh 4.15a lµ s¬ ®å m¹ch cÇu dïng cho c¶m biÕn tô kÐp vi sai víi hai ®iÖn trë.
Cung cÊp cho m¹ch cÇu lµ mét m¸y ph¸t tÇn sè cao.
H×nh 4.15b lµ s¬ ®å m¹ch mÆch cÇu biÕn ¸p víi hai nh¸nh tô ®iÖn.
Cx
R
A2
C0
Ura
eS ~ A1 eS ~ Ura
A3
R
b)
a)
H×nh 4.15 M¹ch ®o th−êng dïng víi c¶m biÕn tô ®iÖn
4.5. C¶m biÕn quang
C¸c c¶m biÕn ®o vÞ trÝ vµ dÞch chuyÓn theo ph−¬ng ph¸p quang häc gåm nguån
ph¸t ¸nh s¸ng kÕt hîp víi mét ®Çu thu quang (th−êng lµ tÕ bµo quang ®iÖn).
Tuú theo c¸ch bè trÝ ®Çu thu quang, nguån ph¸t vµ th−íc ®o (hoÆc ®èi t−îng
®o), c¸c c¶m biÕn ®−îc chia ra:
- C¶m biÕn quang ph¶n x¹.
- C¶m biÕn quang soi thÊu.
4.5.1. C¶m biÕn quang ph¶n x¹
C¶m biÕn quang ph¶n x¹ (h×nh 4.16) ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c däi ph¶n
quang: ®Çu thu quang ®Æt cïng phÝa víi nguån ph¸t. Tia s¸ng tõ nguån ph¸t qua thÊu
kÝnh héi tô ®Ëp tíi mét th−íc ®o chuyÓn ®éng cïng vËt kh¶o s¸t, trªn th−íc cã
nh÷ng v¹ch chia ph¶n quang vµ kh«ng ph¶n quang kÕ tiÕp nhau, khi tia s¸ng gÆp
ph¶i v¹ch chia ph¶n quang sÏ bÞ ph¶n x¹ trë l¹i ®Çu thu quang.
- 84 -
- 1
2
3
H×nh 4.16 C¶m biÕn quang ph¶n x¹
1) Nguån ph¸t 2) Th−íc ®o 3) §Çu thu quang
C¶m biÕn lo¹i däi ph¶n quang, kh«ng cÇn d©y nèi qua vïng c¶m nhËn nh−ng
cù ly c¶m nhËn thÊp vµ chÞu ¶nh h−ëng cña ¸nh s¸ng tõ nguån s¸ng kh¸c.
4.5.2. C¶m biÕn quang soi thÊu
S¬ ®å cÊu tróc cña mét c¶m biÕn ®o vÞ trÝ vµ dÞch chuyÓn theo nguyªn t¾c soi
thÊu tr×nh bµy trªn h×nh 4.17a. C¶m biÕn gåm mét nguån ph¸t ¸nh s¸ng, mét thÊu
kÝnh héi tô, mét l−íi chia kÝch quang vµ c¸c phÇn tö thu quang (th−êng lµ tÕ bµo
quang ®iÖn).
TÝn hiÖu ra Chu kú chia
Vr1
3
2
Vr2
1 5
TÝn hiÖu chuÈn
4
6
a) b)
H×nh 4.17 a) S¬ ®å cÊu t¹o c¶m biÕn quang soi thÊu b) TÝn hiÖu ra
1) Nguån s¸ng 2) ThÊu kÝnh héi tô 3) Th−íc ®o
4) L−íi chia 5) TÕ bµo quang ®iÖn 6) M· chuÈn
Khi th−íc ®o (g¾n víi ®èi t−îng kh¶o s¸t, ch¹y gi÷a thÊu kÝnh héi tô vµ l−íi
chia) cã chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi so víi nguån s¸ng sÏ lµm xuÊt hiÖn mét tÝn hiÖu ¸nh
s¸ng h×nh sin. TÝn hiÖu nµy ®−îc thu bëi c¸c tÕ bµo quang ®iÖn ®Æt sau l−íi chia. C¸c
tÝn hiÖu ®Çu ra cña c¶m biÕn ®−îc khuÕch ®¹i trong mét bé t¹o xung ®iÖn tö t¹o
thµnh tÝn hiÖu xung d¹ng ch÷ nhËt.
- 85 -
nguon tai.lieu . vn