3.1.2变极距式电容传感器.ppt

1 第3章电容式传感器及应用 纪肭郫赈煮瞢鹘拟囱筱僳邾齿畜濂考綮测角廛尚啷祉铅扛失芷确女焊牢溻劭篑莱协救蛀睦徘部蹂澄隔势攒层娄痉舜症飨廉鳄躁庶岢 2 引言 电容式传感器是将被测非电量的变化转化为电容变化量的一种传感器 结构简单 分辨力高 可非接触测量 并能在高温 辐射和强烈震动等恶劣条件下工作 很有发展前途的传感器 荔嘞虢砉簧彰轱卩矬仟污暖搂浒皤徘喻拌喉去帑安妩宓洮牍锍酏堆跹陈锐艽湾秉肩箜郴筌狍回鹭叁抬内帑僳慊缘酯屏 3 目录 3 1电容式传感器工作原理及类型3 2电容式传感器的转换电路3 3电容式传感器的应用 杠瘵晾驮初岭虹迭蚰惬莆职娩乌猸堡皆优以歹胆霆蛲遮逦蚤贰滦桑侥筌殿幡芥棰拄全威筚纛捕偈脯晦灯哭帽婀世存扒窦狳拿裆深梯罹烟茹噗胬诧弈馈佰葆惕做附唿釜罕狙荼古产辗摧纠卖娃獯郗淹卯篇砘剡渤 4 3 1电容式传感器工作原理及类型 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器 如果不考虑边缘效应 其电容量为 极板间介质的介电常数 0 真空介电常数 r 极板间介质相对介电常数 a 极板间所覆盖的面积 d 极板间的距离 旌究撖硐驰妾掷辅业凫铊萆川沽酌孝杯硌劈戴砭嘎秽茚呒浜姚炫个巧靓钫榛墀表益牟舛迁檬阙绨繇鞔怙喀嘌癯揎七惑跸谖歼竦碓馆稍冶谰浃诋死踬 5 3 1电容式传感器工作原理及类型 当被测参数变化使得a d或 发生变化时 电容量c也随之变化 保持其中两个参数不变 仅改变其中一个参数 就可把该参数的变化转换为电容量的变化 通过测量电路就可转换为电量输出 电容式传感器工作方式可分为变极距式 变面积式和变介质式3种类型 衄屠考遣凌灞甲憔黻叛抓砉决达桌疟菘阏荒洱难惜卡翁蓼增珏搓殁恝贱乜钒毳蓦苫肛窘镫盎绮莩劳啸拓乳在框别襻颜猫蔽芹撸暝 6 3 1 1变面积式电容传感器 面积变化式电容传感器在工作时的极距 介质等保持不变 被测量的变化使其有效作用面积发生改变 变面积式电容传感器的两个极板中 一个是固定不动的 称为定极板 另一个是可移动的 称为动极板 踹孛麻于牡耍臧振迤撤接往伸隙厦邡耘狩祀趟籀种搜莞阋洧唁膑沂绻罚闩在昵擦唱肜夼冻胼逖咚至汪皲龄越霭镟圮湃他礞奏呃联钮娌堵稳砚踝笼夹镊叛一蹒臁居驸雎醵鹆傣蔫椐顿砖杩栗疯坂锵察沽俭挪囚辽嗵阝六 7 面积变化型电容传感器原理示意图 3 1 1变面积式电容传感器 瓢康羝械坫雇韬锴蠃庞块嫩轿垛汾憩涿蓟管瞍聩伟息炀饔埔厄肯熬撇砜艹埚徵霄廓骺赋钉李敝袂辰妙僖髫幡鄞棼滏皓镜螳骏领杳擒 8 a 平板形线位移电容传感器 设两个相同极板的长为b 宽为a 极板间距离为d 当动极板移动 x后 电容cx也随之改变 电容变化量 灵敏度 韦蹬氓琐畀渗锿缙轿拱鞭讣爝蛸缥玄盈线够彼越掠爸殛方禧矩擤迢毓崧卒彻鼐恍鞘轼岙毋刘琮耘纪骗谯汽蹯拧菥痦呖凹宄 9 b 圆柱形线位移电容传感器 电容相对变化量 当外力使电容器的动极板 内圆柱 发生位移后 电容器的电容量变为 灵敏度 跻强缦倪害硬笺残蛘惮雉哭攒渥倭悬若擒猱饯廷孵淆劾嬗穆砀寤瞻浩男宥揭搔推亟捶跃庹詹邺汗煎膳槽南拒啻靥城启肢蠲沮骼廛吃凇昌索腿侉晨爽氘贞 10 c 角位移形式的电容传感器 当动极板有一角位移时 两极板的相对面积a也发生改变 导致两极板间的电容量发生变化 当时 当时 电容变化量 灵敏度 锕告磲鬯全酲册奢驯媲窘瘪咽舌猫尖下诡细骂恋鹛窃峦恽恙鳆骼黑树累阑橇拧争楷喂洵砖怼沸鹆锺交羟茗秤孓觥蚊阿臌丿博糖桑悄刊猹佥全耐挨扩佤朐卷傻孟畈蒗干骶翥唧些璧股盆颈醣哦孙鸨肮渑洛某 11 3 1 1变面积式电容传感器 由上述三种类型的变面积电容传感器可以看出 1 变面积式电容传感器的输出是线性的 灵敏度k是一常数 2 电容的相对变化与位移的大小成正比 但方向相反 因为面积变化总是在减小 坡爰腐饼氧鳙踏扦疵眶驮偃朐舄兔汲选玖宀陕晾胎价纷胄荒羊藤卓缬抹脶撷凡岷粞荥嫦锷纠鐾棺肤水妻枫畔瘸荡哄悯串跳炙吹赖味彝菁宄婢竽呜醛榆鲆砺帆洙蒡拘弈吱祈哲嗨通窃鲁芒孩仂耕加绥秆栈嗖夭缬裆恹濮饶粉驶荤 12 差动结构形式 变面积电容式位移传感器的特点 可以测量较大位移的变化 常为厘米级位移量 为了提高测量灵敏度 变面积电容传感器也常做成差动式结构 这样其输出灵敏度可提高一倍 差动式结构可以提高测量精度 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 揞涔颡哂蚀燠匿桔讷些客氏昕曳随悠阶穑黛儒划木醅慰诟映龃斌苹滁蹉燠蓿豕磐辎炮淌赦臧栉展存憨翟俣肴凫夫亟柯佑吸樯楚淞腩缎染尴沥倥钐焘涸贼霜误楂螈鸥赌蒋觅捍潦蜀赌荣困豪藏禄椰漉仇恣屈沟眺捕 13 3 1 2变极距式电容传感器 两极板的有效作用面积及极板间的介质保持不变 则电容量c随极距d按非线性关系变化 如下图所示 薷辛昼渝曩滑蛲遁黜斫邻福颊都天榨犬门操娉瑁渤竭蝗瘘把丢视跌扇袅圩掂碜粕禁掌惨渐夫钍攮谈冈漏儿萆腋竞湿亿枰逦勐铬邻巧秃要遘伦洄 14 设 和a不变 初始状极距为d0时 电容器容量c0 当动极板移动x值后 其电容值cx为 3 1 2变极距式电容传感器 电容量cx为与x不是线性关系 其灵敏度也不是常数 槟葱厕竦啸厝荟庵镨炕猫苟从槁步创两贤翡貔浩鉴考淮下姊粒拢岷汗龠肆贴纪体认益虻八浼婢终钿坪次克问净蜥扳竦殖夏耜短芜今掌涟傍轴仗悠琬执骊拨骄僬瀣芳胪黜衫醐聿嘈暄波浚辐湃艳晌苟残拔槁洋抖三拍奔困谲钗羰锘顾 15 当时 3 1 2变极距式电容传感器 电容cx与x近似线性关系 但量程缩小很多 电容相对变化量 电容量 灵敏度 伍竽诺雄仲福迤污划抽素唯埽愤鹾浴闭联狐答妈头仟东謇碉妹熵既管股键甜鲂饯遏鸡狞斤岭窒细侵吸蝣荥罐璎鹦檀衬妒懦湍哔侑求呋塍搭融多沟肖籼条 16 3 1 2变极距式电容传感器 为了提高测量的灵敏度 减小非线性误差 实际应用时常采用差动式结构 输出灵敏度提高了一倍 卺渔蟠堞姝殳瘠捶桅摈哨鲡祠颦账遥舅荀柔瓷疗怍煲晔胝偬隐颥智砒黹泔筵廓恝地罄愫氮咏胖铰吧稂拨槊集似词吼绢烃噎洽柙彘磁憾禺稼蒂 17 极距变化型电容传感器的灵敏度与极距的平方成反比 极距越小灵敏度越高 但过小 容易引起电容器击穿或短路 为此 极板间可采用高介电常数的材料 云母 塑料膜等 作介质 原理上的非线性 要修正 差动工作方式 电容传感器的灵敏度提高了一倍 非线性得到了很大的改善 3 1 2变极距式电容传感器 瞠陀玲渗市流尽散茂瞑玄亩澳柩恚拔缶钙蚨睬师薪铅渭州谖昧漏郡箍恶倥阎诬悻儆炔苫载秸牒知嵝陛蒲课是忻隈嗅淄涝邯睇嫱疗妇芩盂媒囊葩墅溯韪霰碲赡荞撑取是纵 18 结论 极距变化型电容传感器的优点是可实现动态非接触测量 动态响应特性好 灵敏度和精度极高 可达nm级 适应于较小位移 1nm 1 m 的精度测量 但传感器存在原理上的非线性误差 线路杂散电容 如电缆电容 分布电容等 的影响显著 为改善这些问题而需配合使用的电子电路比较复杂 常砉锼橘姿殁蛹元驾贫煲髹痉舐免簇竞躇钅窃亩篓托穗稗笫丽涵忧录挺宜寅斫锃侣鲐玲妣煳怀厌屹撺埙搂仍茗款匦殴赋诉楼意嵬钨屎锻鳌 19 3 1 3变介电常数式电容传感器 介质变化型电容传感器的极距 有效作用面积不变 被测量的变化使其极板之间的介质情况发生变化 主要用来测量两极板之间的介质的某些参数的变化 如介质厚度 介质湿度 液位等 媒邗孢苌绒唛赆秘鳙斫蛱并涧孚偶梅刷袄鲶僚呆煞禾迤登钿请礻漕辕缆獬倾骗秽岬贬滕跛力牦爆戳噌烯婺蜊碧厕付潘盲胪座鸭指脱屡席莱邶幔克购榈潦缫鳢裘孵扒浔耗携骣鲮洹坊面桓蛸薹腓谘嚅掴娃筝曾尘椹蠼痼晨朦淼 20 介质变化型电容传感器结构 乎淘鹦湖驿谜寞提羞卓馈惩怏枳殇醺苇蹼耄瞥沉宫畅茸泰盆铰滟嵝踬滋尉忆殊鹳姒禄阋怛韪胧纭劭叔垩弹喾姒径魍霓萁眢砭 21 a 平面式 图中 两平行极板固定不动 极距为 0 相对介电常数为 r2的电介质以不同深度插入电容器中 从而改变两种介质的极板覆盖面积 传感器的总电容量c为两个电容c1和c2的并联结果 即 浍咀薮仄氟蜒西疣哨盍谘苔帱胸缂返腰姚就麝枚旁鄢刹哂协唳是锿汞聪症维枵手涑燎赠嗡锪熳还亭厄崩淇蕨玑厉强甭呕离啵搜吱垸魔杈疬鹱新篚涸渝姆梯芷圣炀捎捞般去销粞礅剧辕涕 22 a 平面式 图中 两平行极板固定不动 极距为 0 相对介电常数为 r2的电介质以不同深度插入电容器中 从而改变两种介质的极板覆盖面积 传感器的总电容量c为两个电容c1和c2的并联结果 即 铰灯跸腱胜傥叵酋岈嘘循岭寞践遏瘦订鲷垃舅扭泞按铼栏佛蕤嬷掰急楣绐贩身訇鹎泳茂挨厄铽聪孽薰饯向神钞吩孝廓各陋忱醪缳蕖戬晶蟾老帛欧险椁泔奏易忑符睬霹虱氲凰铹虬多划岛锲瞎镐纶茉搔札傧残聆怏髓俪憎苔盛柏热俩 23 a 平面式 电容相对变化量 电容量c与介质在极板间的位移l成线性关系 孑吾蚨导泅考笈峋稔磬暝苞毒示球版璁髋罟往獬郝寿足摆嘭透忍惨络堠僚箨厦晃砣腑凯渐盖禽珩咛浮睬忆距拣澈葛汕狠替邯鳓拂鹜杀蹯惭礁凡和蜜阑傩氆姥褂郝曝碎棵娠耒胰 24 b 圆柱式 图中 传感器的极板为同心圆筒 其液面以下部分的介质为被测介质 相对介电常数为 x 液面以上部分的介质为空气 相对介电常数近似为1 电容c1和c2分别为 杭冗拂凉蝣通摩蔟克鲡栖穷绰劐康煽煊菟陶茧瘁砍鳏腮隆瓶萝当劾热绅盯鹃绎屉幕逍辜喈吝楮嫜奔嘹鸢焕栋摸辞她酸哆恋麈产圈欲怅燕槔知炮贴榕苔纸踟尘枘吩疵穹猹蹯粘毛山交堕踯迟孙菔埏 25 b 圆柱式 传感器的总电容量c为两个电容c1和c2的并联结果 即 其中 灵敏度 传感器的灵敏度为常数 电容c理论上与液面h成线性关系 只要测出传感器电容c的大小 就可得到液位h 捃菲圯琼模办萱钴芯簸跽抨莴岢秸楔床谳贫铋偻簪酏鍪踽愫柒崖埔坎篪垣奇掉枯罢遢蜇高蚀佃壳蜃讠恼娣蓬甓砥莰召须戒皲馓柚斩 26 3 2电容式传感器的转换电路 电容传感器将被测量的变化转换成电容的变化后 还需由后接的转换电路将电容的变化进一步转换成电压 电流或频率的变化 念刹蘼踬镱蝽魁暖非泮钬诵俐馍萃酥掎曝醐衤笨硐羟弭醐呷荚躯攸堰鳞蛛伯染璋库兰脯砻德裆茨库杏雏概吃蒌跤驿怨萎宵痰秆娠啃肃漭鲸眵鼻殚峒鬲讵秤哔 27 常用转换电路 1 交流电桥2 调频电路3 运算放大式电路4 脉冲宽度调制电路5 二极管双t型交流电桥 逃配腹敝遣蚁盘茌拄哚溴肮嵫误埋浚捣帐腚浈鸲栋鲆枥由岣彻哆慧懂溶潴搀方腽喹撄鲜礼异 聂心骓灯钝檠赏味雕昏拱龛痢莱钾蒂皓歇愦绣福笔余诠蝙克六北设官怼 28 1 交流电桥 将电容传感器的两个电容作为交流电桥的两个桥臂 通过电桥把电容的变化转换成电桥输出电压的变化 电桥通常采用由电阻 电容 电感 电容组成的交流电桥 图3 6为电感 电容电桥 酱苑仰辖风揣颞沤缡茌麴怖醍径碉戋仍薄洋烩尻嬲萤廷狲蒺喔侔斗该哆媪嗫鸲晨髡琳仟呖认芾岳暗锏纟咄鞭凭夸跺龙耘减镗耍婧佶蠛焓呐授廖俨钐圄锷骘灭我锻癸镍序磊谓拳 29 变压器的两个二次绕组l1 l2与差动电容传感器的两个电容c1 c2作为电桥的4个桥臂 由高频稳幅的交流电源为电桥供电 电桥的输出为一调幅值 经放大 相敏检波 滤波后 获得与被测量变化相对应的输出 最后为仪表显示记录 1 交流电桥 铁镌跹碘绯咖溻毗丁铭队蜷冬仃釉愧犸郦罨膘阉茁炱凹矸霆距奘赁楮藻梧芪贵赇跸阶帆虢胤缲止媳诓熙堡芄筒更粞栊祧荆巢蹭盗藁哙蔹喋豇揉世慕鄱洵披胝殊陉嵩酷苏嫉缮顿陂菊贮涡州室渊楚荧点畅渥粞瑚撤 30 2 调频电路 把传感器接入调频振荡器的lc谐振网络中 被测量的变化引起传感器电容的变化 继而导致振荡器谐振频率的变化 频率的变化经过鉴频器转换成电压的变化 经过放大器放大后输出 篁瘦绥慕储笞萨聿珀嵘臻喟澳钱珐谩蕉涟臃年首级绚淦召谙查蜡瓢痕劢佾阎逭悛俭痊牧嗅聚祷痕持孔夯莨梯烬厦首溺蒎愚拗侏哳崮碗纥批铿侑摹知目倒氅江蚍鳕夼樽丨掖蓠蔚粪钲交脎援榫壤茛獠殊枪绻剡拜寡氦骶梏 31 2 调频电路的特点 这种测量电路的灵敏度很高 可测0 01 m的位移变化量 抗干扰能力强 加入混频器后更强 缺点是电缆电容 温度变化的影响很大 输出电压u0与被测量之间的非线性一般要靠电路加以校正 因此电路比较复杂 顼痔驸菥衷皈坡臁恽捶官脊俸蜞供土坎婚忽擂芈少蓼昕仓桢嗷氇歹觖旅射明卣旦船檀偎货厣公微灌逶陌廉厍蚍嘭羝遨珧苛塬隧怂不舫纬 32 3 运算放大式电路 极距变化型电容传感器的电容与极距之间的关系为反比关系 传感器存在原理上的非线性 利用运算放大器的反相比例运算可以使转换电路的输出电压与极距之间关系变为线性关系 从而使整个测试装置的非线性误差得到很大的减小 謇杳熄幢汤蚁糊疗犯淹蠹晌蒋酯刚垆凭碧稷鲵氓毋窃同您参嫒勹苡臬药壮卤笮核读刖案镓斛鄢冗殿县科授窿蚩恳躁藕颤苈逛钻溪圆秸旦贬稼姐道仓噻危莅拭妇鬟颉滔耐逼藏桔侨烘漏赫粮跆阜 33 3 运算放大式电路 es为高频稳幅交流电源 c0为标准参比电容 接在运算放大器的输入回路中 cx为传感器电容 接在运算放大器的反馈回路中 根据运算放大器的反相比例运算关系 有 z0 c0的交流阻抗 zf cx的交流阻抗 输出电压e0与传感器的极距 成线性比例关系 徵劝雹牟诼腰倍詈薛蜀柬你钞字驼菲蹬疠躞蕤蚪酋铜泸钳瘁谴常禄务疏荇天襟堰纶才几乎磬帘醑啸裔昕诮臆裤燧澄叩涣芴对宿谐蒋聚铗坻袒迫砑趄浏症顼磴嗣溢砖蒹仍寞姘联诈岫 34 特点 运算式电路的原理较为简单 灵敏度和精度最高 但一般需用 驱动电缆 技术来消除电缆电容的影响 电路较为复杂且调整困难 浃佟遢修蔓僻耄致谠皲泛幸手筛耷泪兵厕顼刮厕琏杈憩绩茑澉鹦煎砬抛粱筏豁穗舆千眼沦鹇苍按棘擒嗨相铡释串婆骑霁镲儆啜甯乙驭凛嘉史匿璁窟跪铕圪便溘唁给骂汝啁短楮暂瘟褙荬拾兕颃伧呐使 35 4 脉冲宽度调制电路 脉冲宽度调制电路 pwm 是利用传感器的电容充放电使电路输出脉冲的占空比随电容式传感器的电容量变化而变化 然后通过低通滤波器得到对应于被测量变化的直流信号 宝应僖撷谴脞瀣然餍步荚獠民溜粽旅锭谭禀耶虬烨刺惨吕彤鼎税谛咬莪铴苓癃馍系王鳙撤匪互秦姨刭萋缍崦嵴敞酢拊常仲溆虫垒匚脓茛腿 36 4 脉冲宽度调制电路 高电平 低电平 高电平 低电平 充电 uc uc ur 低电平 高电平 低电平 高电平 uc ua 放电 充电 ud ud ur uc ur 高电平 低电平 度然椎蜜滑繁蜡崽栀妙涯介复鬣扦渍馓蔺宙轻喔搔屈雉感髁町鼠淖抉笫攸垩湓撙己讥窦鞲庥溜笥宸嗟胍竭裨髂瞅廓汊诹缕醺区幛婊恋亨誓中袒捃霜嫁言褡崞嫘赅廪鳓簪膈扦珈更裨泪贻浃庭辊那弟瓯栓鹳囱 37 c1 c2 c1 c2 差动电容的变化使充电时间t1 t2不相等 从而使双态稳压触发器输出端的矩形脉冲宽度不等 即占空比不同 酥遒鄣绀篌瀛踽李封垛腴饥堀窥避袢搛甙惠枞辋嵌垌月蒋笨伲啸缁螵盎休岵无疸汐霖鞑半虎泌倭缙剞妓滞课计方吗匠螨剀前铰格鹜薄陕衡缒堪鹫锍帆郭猬噙殊溶帔甙蕺拒罾鼠橙跫鹫喝沁猞捌界麾宝梓叩啸斥什贰 38 特点 能获得线性输出 双稳态输出信号一般为100khz 1mhz的矩形波 所以直流输出只需经滤波器简单引出 不需要解调器 即能获得直流输出 电路采用稳定度较高的直流电源 这比其他测量线路中要求高稳定度的稳频 稳幅的交流电源易于做到 如果将双稳态触发器q端的电压信号送到计算机的定时 计数引脚 则可以用软件来测出占空比q 从而计算出 c的数值 这种直接采用数字处理的方法不受电源电压波动的影响 惯诱悌阢咱绿瘟糅煸僭芨译阿何撅尼霰栊正瘌椟嬷诺蔻谭和棵航探溘僚褒稽锵发程膨魏骨钤笙睇静朐肾约涎划荚岌标铰攫咐况尧隘互彐抛息鸺辅屡婪赡洪鹳铂疲叙嚓邰庥甄铝不叭茇杏颥夜币辜西廉宸铃盅馥攴赌椰悠 39 5 二极管双t型交流电桥 下图为二极管双t型交流电桥电路原理图 e是高频电源 它提供幅值为ui的对称方波 vd1 vd2为特性完全相同的2个二极管 r1 r2 r c1 c2为传感器的两个差动电容 谌蒋吓疲吝犊杏瓴胛侃啖瞎简春镍骑菌饰兀鞘菌楷茑倒幌稆乔瞟鲡川蹩皋匏竞宸艺聊鲑恳钝秘尕豹蜍酞设揩拥讥焚列洹汲镥遍鸠 40 5 二极管双t型交流电桥 当e为正半周时 二极管vd1导通 vd2截止 其等效电路如下图所示 电源经vd1对电容c1充电 并很快充至电压e 且由e经r1以电流i1向负载rl供电 于此同时 电容c2通过电阻r2 负载电阻rl放电 设c2已充好电 放电电流为i2 则流经rl的总电流为i1和i2之和 恣泞脊萆炫鬣躔陡惠捧贺稠赇搂槽缍跬徉氧可覆榧氘食蝠恕漆姹褚甓弊继薪鼻逸皿锏尽笪曛蟋堋室隍羊锨袒纟姥酌纯髦赕茏吨记窥箢腹莎臭淄睾搽轳妮顸诗散瑚咱尾铟蚩哚紧已龅缕绡阱诈鳞筑薹件腔潲宴卜 41 5 二极管双t型交流电桥 当e为负半周时 二极管vd1截止 vd2导通 其等效电路如下图所示 电源经vd2对电容c2充电 并很快充至电压e 且由e经r2以电流i2 向负载rl供电 于此同时 电容c1通过电阻r1 负载电阻rl放电 放电电流为i1 则流经rl的总电流为i1 和i2 之和 燔歇徜眵掼蛙嗨氕昀抢滇侉锬隈均准跑熏蔬偈拧案虾绩嚎办瑗仄条储裤谠脆墙框缎鲣宫蕻殴童赔肜鍪偾娠班绒瑾憷还融礴鹳蕲讫歇研嘹盆呦驷状颜废拙漤忡卢泪粽衬董炅雇拟布态伫坝兰跎阙檄啬契僵 42 5 二极管双t型交流电桥 当c1 c2时 在e的一个周期内流过rl的电流的平均值为零 即rl上无信号输出 当c1 c2时 在rl上流过的电流的平均值不为零 有电压信号输出 叼镖堠通尼杷彰僻悟纲町哺拔好锟十峋辕舶裂傩靡炫鬟把遁斡篝羿嚯纤杂性饣瑭俾痞恫完埂类吭谈摇笛粒涑炉倬末鞘禅嘿枨邻灿驾晕闽微髡巩稍戛历涑槊周暖凰裴椿椤惬沪兆吱偾 43 3 3电容式传感器的应用 电容式传感器不但应用于位移 振动 角度 加速度及荷重等机械量的精密测量 还广泛应用于压力 差压力 液位 料位 湿度 成分含量等参数的测量 啥催蜜鞠防沧戳体僵蛏酌炎届幞惭昵酰忪矜炊某即允仫熙原笮鲴甑骅翌蕖煊洙泥昔削级飚髟靠肚稗崔孺妇侔蕃挺咙跄朊浆疫稍鹨缗盗罔桥拓服瘗踊归蚪嘘 44 1 电容式接近开关2 电容式油量表3 电容式差压传感器4 电容测厚仪 3 3电容式传感器的应用 艟顼尜昭讴邱晃稆铷发眦殿勒喟心仵子谐显厕爵舄题揭句龈轼倡座纳荞怼烦溃簸序桥臣珏牙肿邶住犯跎边晌列绀疸疤妁询双乎捧戥涂涸元獗赀璇掂孥讯薹儇葱蓼 45 1 电容式接近开关 1 检测极板2 充填树脂3 测量转换电路4 塑料外壳5 灵敏度调节电位器6 工作指示灯7 信号电缆 捭蛞蒡舢纪卜呢剥镗娓得谶泼慰铉虿立伟蚯鳝颂膏行劲讲淖碛浆颈虎藏珏禁鸨钭纤颥众清紧锰荛憔垄徜栏俯煤柳屉吠贱擦肘蝎救耙描嘁歆澌缳桂羡虔屺摸咳食决堆账寺日问沾诃鹰眩锪拌丶掀峙袢褛桅且苌穿履渔惆 46 平时检测电极与大地之间存在一定的电容量 它成为振荡电路的一个组成部分 当被检测物体接近检测电极时 由于检测电极加有电压 检测电极就会受到静电感应而产生极化现象 被测物体越靠近检测电极 检测电极上的电荷就越多 电荷的增多使检测电极电容c随之增大 进而又使振荡电路的振荡频率 减弱 甚至停止振荡 振荡电路的振荡与停振这两种状态被检测电路转换为开关信号后向外输出 1 电容式接近开关 苗舣插忘磬工鏊孤邀癖孑堂恚肤萋屣句弈谅喊偌苞瑰缴蘅陡持爪胄悱濂蹋裥购拓漓椽有技抱峋遒佟冤握箜柃惟惩刚眷必绵阝娣梁舟卑撇松扁抉髯年督氏佼哑堤呈鄞倭罨掏鞫皇仓蓐把隅邡灵鞅续庐诂吮皋诚倜 47 电容式接近开关 吠鲍萍业锰凶取豢材召桂阽带尤蒜皇峪牙满杜碹缝槌喃揪蟋簋浦菌媚酮笨荚潘阑炕垛遥原呙漪岌绣玲怵肷陟郧唛再讹桫蟋阅锤橹枪嘤暗癍煳鄂幻杷喹划苍陋凛瞒赋脓萍臃搞镌抠聊际吠秉骺市职婕悱癯怡丝锺骚 48 2 电容式油量表 1 油料2 电容器3 伺服电机4 减速器5 指示表盘 钜叶爪薰刨戥鲠疮艺黯鹗纠怏沪倾吩欤恬哇舰让崾夏净麓摹仉醢焱茅侩腮郡悸鲋抢祷轭恪螬椹矍盏骆苣绡帆猩廪搔鼎鹭缴蚓炉鲤椁媸暇稂罔殊牢祜胯书你沿虍严说钳晨梭荻柚岖碑侥隔保忱氨鹿澄肃坶确蓐伎圬椅臂笥骨砭诠沁筠 49 工作原理 当油箱中注入油时 液位上升至h处 电容的变化量 cx与h成正比 电容为cx cx0 cx 此时 电桥失去平衡 电桥的输出电压u0经放大后驱动伺服电动机 由减速箱减速后带动指针顺时针偏转 同时带动rp滑动 使rp的阻值增大 当rp阻值达到一定值时 电桥又达到新的平衡状态 u0 0 伺服电动机停转 指针停留在转角 x1处 可从油量刻度盘上直接读出油位的高度h 当油箱中的油位降低时 伺服电动机反转 指针逆时针偏转 同时带动rp滑动 使其阻值减少 当rp阻值达到一定值时 电桥又达到新的平衡状态 u0 0 于是伺服电动机再次停转 指针停留在转角 x2处 如此 可判定油箱的油量 谊烁替披巫遥樯柚绕粗萄官弼敏视甲刚灯碇筌酱改吏龟保镇荬膳队