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文件名称:传感器与检测技术 课件 项目4 电容式传感器.pptx
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更新时间:2025-06-10
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文档摘要

;;;电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种传感器,它具有结构简单、分辨率高、抗过载能力大、动态特性好;且能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作。

电容式传感器可用于测量压力、位移、振动、液位、厚度。;;电容式传感器的常见结构包括:;4.2电容传感器结构与工作原理;;圆筒电容式传感器的结构如图所示。在不考虑边缘效应的情况下,其电容量的计算公式为:;

①改变极板间距离(δ)的极距型传感器;4.2.1变面积型电容传感器;为提高测量精度,也常用如图所示的结构形式,以减少动极板与定极板之间的相对极距可能变化而引起的测量误差。;;2.角位移式;;4.2.2变极距型电容传感器;差动结构的变间隙电容传感器;4.2.3变介质常数型电容传感器;若被测介质的介电常数ex已知,测出输出电容C的值,可求出待测材料的厚度x。若厚度x已知,测出输出电容C的值,也可求出待测材料的介电常数ex。因此,可将此传感器用作介电常数ex测量仪。;2.圆柱式;如图所示为一种电容式液面计的原理图。在介电常数为ex的被测液体中,放入该圆柱式电容器,液体上面气体的介电常数为e,液体浸没电极的高度就是被测量x。;;4.3电容式传感器的等效电路和测量电路;

C为传感器电容,

Rp为极板间漏电和介质损耗电阻;

Rs包含导线、极板间和金属支座等损耗电阻;

Ls为电容器及引线电感;

Cp为寄生电容,并联关系。;电容式传感器中电容值以及电容变化都非常小,难以直接为目前的显示仪表所显示!;;2、运算放大器式电路;3、二极管双T型交流电桥;若传感器输入不为0,则C1≠C2→I1≠I2→RL上有信号输出,其输出在一个周期内的平均值为;电路的特点:

(1)线路简单,可全部放在探头内,大大缩短了电容引线、减小了分布电容的影响;

(2)电源周期、幅值直接影响灵敏度,要求它们高度稳定;

(3)输出阻抗为R,而与电容无关,克服了电容式传感器高内阻的缺点;

(4)适用于具有线性特性的单组式和差动式电容式传感器。;双稳态

触发器;;;◆实际中存在的问题及其解决办法;;4.5电容式传感器的应用;一个膜片动电极和两个在凹形玻璃上电镀成的固定电极???成的差动电容器。;两个固定极板(与壳体绝缘),中间有一用弹簧片支撑的质量块,质量块的两个端面经过磨平抛光作为可动极板。

传感器壳体随被测对象作加速运动,质量块在惯性空间中相对静止,而两个固定电极将相对质量块在垂直方向产生正比于被测加速度的位移。此位移使两电容的间隙发生变化,一个增加,一个减小,从而使C1、C2产生大小相等,符号相反的增量,此增量正比于被测加速度。;电容器极板;4、差动式电容测厚传感器