电容传感器及其应用ppt课件

.1、5章容量传感器、2，主要内容，5.1电容式传感器的工作原理和结构5.2电容式传感器的灵敏度和非线性5.3电容式传感器的等效电路(磁湿)5.4电容式传感器的测量电路5.5电容式传感器的应用。3，5.1电容传感器的工作原理和结构，由绝缘介质分离的两个平行金属板组成的平面电容器，如果不考虑边缘效应(5-1)，4，由于测试参数的更改，s、d或的更改，电力容量c也将更改。如果您仅变更其中一个参数而不变更其中两个参数，则可以将该参数的变更转换为电气容量的变更，并测量电路，以将其转换为电气输出。电容式传感器可分为可变极点、可变区域和可变遗传常数三种类型。5，图5-1电容检测组件的各种结构，6，5.1.1可变容量传感器，图5-2可变距离容量传感器，7，传感器的r和s为常数，初始距离为d0，类型(5-1)为初始功率容量C0，(5-2) 57355，电容器板之间的距离从初始值d0减小为 d，电池容量 c增大，(5-3)，9，从表达式(5-3)扩展到 d/d01的系列：(5-4)此时，c和 d几乎是线性关系，因此变极电容传感器仅在 d/d0上具有近似线性关系。此外，通过增加d0中相同 d变化引起的 c，可以提高传感器灵敏度。D0太小，电容器可能损坏或短路。为此，可以在板之间使用高介电常数材料(云母、塑料薄膜等)作为介质，此时电容器c，如图5-4所示。10，(5-5) 57355，表示式：g云母的相对介电常数，g=7； 0空气的介电常数，0=1；羽流d0气隙厚度；是羽状dg云母碎片的厚度。11，定位图5-4云母板的电容器，12，云母板的相对介电常数是空气的7倍，屈服电压不低于1000kV/mm，空气仅为3kV/mm。因此，如果有云母的话，可以大大减少板块之间的起始距离。普通变压器之间的距离电容式传感器的起始电容为20到100pF，平板之间的距离为25到200m。最大位移必须小于间距的1/10，因此在微位移测量中应用最广。测量了13，5.1.2可变面积电容传感器，通过移动板移动改变两极板的有效覆盖s，带来了电能容量的变化。相对于固定板在长度方向上转换 x时，电容变化量为(5-6)，在表达式中，C0=0rba/d是初始电容。电容的相对变化量为(5-7)，这种形式的传感器的功率容量c和水平位移 x具有线性关系。14，图5-5可变面积容量传感器结构图，15，图5-6电容式角度位移传感器原理图，16、17，图5-6是电容式角度位移传感器电路图。如果移动板有角度位移，则与基准板的有效覆盖面积发生变化，从而改变两个板之间的电容。=0时(5-8)，表达式：r介质的相对介电常数；羽流d0两个板块之间的距离；l . s 0两个磁极之间的初始复盖面积。18，0时，(5-9)表达式(5-9)表明传感器的功率容量c与每个位移具有线性关系。19，5.1.3可变介质容量传感器(图5-7)。此时，转换器电容值为：根据C0转换器的基本尺寸确定的初始电容值为(5-10)，表明该转换器的电容增量与测量的水平高度h成正比。20，图5-7电容式等级转换器结构图，21，可变介质容量传感器具有更多的结构，图5-8是典型的结构形式。在图中，两个平行电极固定，极距为d0，相对介电常数为r2的电介质以不同深度插入电容器，改变两个介质的板盖区域。传感器总容量c为(5-11)，22，r1=1，L=0时传感器初始容量C0=0rL0b0/d0。测量对象介质r2进入板之间的l深度后，电容器的相对变化为(5-12)，这表明功率容量的变化与介质r2的移动量l具有线性关系。23，图5-8可变介质容量传感器，24，表5-1介电材料的相对介电常数，25，5.2电容传感器的灵敏度和非线性在前面得到。电容的相对变化量为，(5-13) | d/d0 | 1扩展到系列，(5-14)，26，可见，输出电容的相对变化量 c/c0与输入位移 d之间的非线性关系在| d/d0 | 1中省略项目时得到近似线性关系。(5-15)电容传感器的灵敏度为(5-16) 57355，说明：由单位输入位移引起的输出电容器相对变化的大小(即灵敏度)与d0成反比。27，考虑线性和二次项目(5-14)，其中(5-17)是传感器的相对非线性误差(5-18)，这是类型(5-16)和类型(5-18)要提高敏感度，必须减小起始间隔d0，但是非线性错误会随着d0的减小而增加。28，在实际应用中，为了提高灵敏度，减少了非线性错误，大部分使用差分结构。图5-