Источники погрешности, меры по их уменьшению.

1. Нестабильность тока, пропускаемого через датчик. Метод уменьшения этой погрешности - стабилизация тока.

2. Собственное магнитное поле, создаваемое витком с током. Метод уменьшения этой погрешности - проведение обратного провода тока точно над серединой датчика Холла, так, чтобы виток, образуемый проводами, подводящими ток к датчику, имел минимальную площадь, как это показано на рис. 81 а.

3. Погрешность нуля (аддитивная составляющая) вызвана неточностью присоединения Холловских электродов к эквипотенциальной линии датчика. Для хотя бы частичного устранения этой причины можно использовать делитель напряжения.

4. Температурные погрешности возникают из-за нескольких причин.

В силу действия этих причин изменяется температура датчика, а вместе с ней изменяется и градиент температуры между точками присоединения Холловских электродов. Метод борьбы с температурными погрешностями сводится к уменьшению градиента температуры практически до нуля.

5. Нелинейность датчика в сильном поле. Метод коррекции - линеаризация при известной функции прямого или обратного преобразования.

Основная погрешность большинства серийно выпускаемых и применяемых датчиков Холла не превышает (0.5 - 1.0)%.

43

Емкостные датчики, применение для измерения деформаций, перемещений, силы, ускорения, давления, уровня, толщины. Схемы включения, источники погрешности.

Емкостные датчики преобразуют измеряемую величину в изменение емкости конденсатора и являются параметрическими датчиками. Большинство емкостных датчиков представляют собой конденсатор с плоскопараллельными пластинами или коаксиальными цилиндрическими электродами. Начальная емкость подобных датчиков равна , где - диэлектрическая проницаемость воздуха,  - относительная диэлектрическая проницаемость изоляционного материала между пластинами, S - площадь пластин (электродов), d - расстояние между пластинами (электродами).

Из формулы видно, что емкостный датчик может выполнять преобразование путем воздействия измеряемой величины на значение диэлектрической проницаемости, площади пластин (электродов) и на значение расстояния между пластинами (электродами).

а), б) Преобразование воздействием на диэлектрическую проницаемость выполняют такие емкостные датчики, как датчики уровня негорючих жидкостей и датчики толщины  изоляционного материала, в том числе, изоляционных покрытий.

В подобных датчиках основная часть погрешности возникает из-за проводимости жидкости, вследствие чего при изменении уровня изменяются активные потери образованного таким образом конденсатора.

в), г) Емкостные датчики с изменяющейся площадью S обкладок (электродов) применяются при измерении, например, угла поворота  или перемещений L в несколько десятков миллиметров. Эти датчики удобно включить в мост переменного тока.

д), е) Наибольшее распространение получили емкостные датчики, в которых измеряемая величина преобразуется в малое перемещение обкладок конденсатора по направлению друг к другу. Расстояние d между обкладками датчиков, выполненных в соответствии с обычной дискретной технологией, составляет от 10 мкм до нескольких десятых миллиметра.

На основе подобных емкостных датчиков могут быть созданы датчики силы, ускорения и давления.

Для создания датчика силы измеряемая сила преобразуется в малое перемещение с помощью упругого элемента, жесткость которого будет определять пределы измерения силы.

Чтобы преобразовать ускорение в малое перемещение используется сила инерции, действующей на тело с массой m и упругий элемент, преобразующий эту силу в перемещение.

Давление в малое перемещение преобразуется вначале в силу - через площадь мембраны S, а затем сила преобразуется в малое перемещение с помощью упругого элемента.

Две схемы включения емкостных датчиков, предназначенных для преобразования переменных величин.

Первая из этих схем работает в режиме заданного напряжения, а вторая схема работает в режиме заданного заряда.

Цепочки измерительных преобразований, выполняемых при применении емкостных датчиков:

44