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电容式力传感器输出电压与输入 力的关系是F为被检测的力;KS、KC、KU分别为力到位移、位移到电容、电容到输出电压的比例系数;U为传感器输出电压。显然，在力到位移、位移到电容、电容到输出电压的转换过程中的每一个环节对传感器的结果都有影响。通常电容检测电路的线性度是容易保证的，即KU为常数，所以影响传感器线性度的主要因素是力位移、位移电容转换过程的非线性。 一种常见的电容式力传感器结构是对于静态的频率为0的被检测力，传感器位移X与被测力之间的关系为X=KSF。一般弹簧被设计为线性的，即KS不随位移改变，是常数，则力到位移的转换过程完全是线性的，对整个传感器的非线性没有贡献。位移到电容的变换有两种结构方式——变极板重叠面积和变极板间隙。变面积方式线性度较好，但在相等的位移下电容变化量比变间隙式小，故实际中多用变间隙方式。 力与位移之间关系的线性度是影响传感器线性度的另一个主要因素，通常在结构设计上会尽量提高这个线性度。但是针对位移与电容关系的非线性，可以故意设计非线性结构，使力与位移之间的比例系数随着力绝对值的增大而减小，从而在一定程度上抵消位移与电容关系的非线性，提高力与电容之间关系的线性度。 通过选择结构的梁的宽度，可以使力与位移和位移与电容差两个相反的非线性特性在一定程度上互相抵消，从而提高传感器的线性度。 |
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