Οι μορφοτροπείς μετατόπισης είναι συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση μικρών μετατοπίσεων με την ανίχνευση αλλαγών στην ικανότητα. Η τάση εξόδου αυτών των μορφοτροπέων εξαρτάται από διάφορες παραμέτρους, συμπεριλαμβανομένης της γεωμετρίας του πυκνωτή και της εφαρμοζόμενης τάσης. Αυτό το άρθρο παρέχει έναν οδηγό βήμα προς βήμα για τον υπολογισμό της τάσης εξόδου σε τέτοια συστήματα.

Κατανόηση των Βασικών Αρχών

Η αρχή του πυρήνα ενός μορφοτροπέα μετατόπισης που περιλαμβάνει μια αλλαγή της χωρητικότητας που προκαλείται από μετατόπιση. Όταν η κινητή πλάκα μετατοπίζεται, η απόσταση μεταξύ των πλακών ποικίλλει, αλλάζοντας την ικανότητα. Αυτή η αλλαγή μπορεί να μετατραπεί σε μετρήσιμη τάση σήματος.

Υπολογισμός της Αλλαγής Ικανότητας

Η χωρητικότητα ενός πυκνωτή παράλληλης πλάκας δίνεται από:

C = ε0 * A / d

όπου:

  • ε0 είναι η επιτρεπόμενη ικανότητα ελεύθερου χώρου
  • A είναι η περιοχή των πλακών
  • d είναι η απόσταση μεταξύ των πλακών

Ο εκτόπισμα προκαλεί αλλαγή στο d, οδηγώντας σε αλλαγή του πυκνού δυναμικού (] ΔC]).

Μετατροπή της Αλλαγής της Χωρητικότητας σε Τάση

Ο μορφοτροπέας χρησιμοποιεί συνήθως κύκλωμα ενισχυτή ταλαντωτή ή φόρτισης. Η αλλαγή της χωρητικότητας επηρεάζει την τάση εξόδου σύμφωνα με τη διαμόρφωση του κυκλώματος. Για έναν απλό ενισχυτή φόρτισης, η τάση εξόδου ([[LFT:0]]]V out[[LFT:1]]) μπορεί να υπολογιστεί ως:

V out = (Q / C) * R

όπου:

  • Q είναι το φορτίο που εφαρμόζεται στον πυκνωτή
  • R είναι ο αντιστάτης ανάδρασης στο κύκλωμα

Βήματα τελικών υπολογισμών

1. Καθορίστε την αρχική χωρητικότητα (]C0) στη θέση αναφοράς.

2. Μέτρηση ή υπολογισμός της μεταβολής της χωρητικότητας (] ΔC) λόγω μετατόπισης.

3. Χρησιμοποιήστε τις παραμέτρους κυκλώματος (Q και R) για να βρείτε την τάση εξόδου ([[LFT:0]]]V out).

Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την ακριβή μέτρηση της μετατόπισης μεταφράζοντας τις αλλαγές της χωρητικότητας σε σήματα τάσης.