电容式传感器1完整ppt课件

.1，4章电容式传感器，4.1电容式传感器工作原理和分类4.2测量电路4.3电容式传感器应用1F=106F=109nF=1012pF，2，电容传感器是将正在测量的变化转换为电能变化的传感器，结构简单，分辨率高，对过载的抵抗力大，动态特性好。在高温、辐射、强烈震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、液位和厚度。3，4.1电容式传感器工作原理，C=。S/d=0.r.S/d=0.rC的容量性0=8.8510-12F/metr的相对遗传常数和S的板间距容量传感器分为可变区域、可变间隔、可变遗传常数三类。其中可变面积类型可分为线性位移、角度位移类型。可变介电常数可分为平面介电常数、圆柱介电常数。4，4.1电容式传感器工作原理，4.1.1可变面积电容传感器可变面积容量传感器的两个极点之一是固定不变的，一个称为固定板，另一个称为可移动板。1.直线位移电容的相对变化量和灵敏度为了提高测量精度，还经常使用图4.3所示的结构形式，以减少导板和固定板之间相对极距的可能变化引起的测量误差。图4.2可变区域容量传感器原理图，图4.3中板移动可变区域容量传感器原理图，5，4.1电容式传感器的工作原理，2 .由于角度位移测量，移动板具有角度位移q时，两个板之间的互覆盖面积发生了变化，两个板之间的功率容量c发生了变化。图4.4角位移电容传感器电路图，图4.5微分角位移电容传感器电路图，在实际应用中也使用差分结构，以提高灵敏度。角度位移测量的微分结构如图4.5所示。6，4.1.2可变间隔电容传感器基本结构电容的相对变化量和灵敏度分别与基本结构间隙传感器相比，差动传感器的非线性误差减少了一个等级，提高了测量灵敏度，更多地用于实际应用。图4.6基本可变间隙电容传感器，图4.7差动结构的可变间隙电容传感器，7，4.1.3可变介电率电容传感器1。平面电容变化量DC和位移Dx是线性关系。如果测试介质的介电常数ex已知，则测量输出电容c的值可以得出测试材料的厚度x。如果厚度x已知，则测量输出电容c的值还可以找到正在测试的材料的介电常数ex。因此，该传感器可以用作介电常数ex测量仪。图4.8平面位移传感器，图4.9测厚仪，8，2。圆柱介质电容器大部分是圆柱基本结构，如图4.10所示，内部和外部圆柱是电容的两个极点，分别是两个同心圆柱。图4.11显示了电容式液面计的结构图。如果在介电常数为ex的测试液体中加入圆柱电容器，则液体上气体的介电常数为e，液体浸没电极的高度为测量x。液位表输出电容c与液位高度x有线性关系。图4.10圆柱电容器结构图，图4.11电容式液位计，9，4.2测量电路，4.2.1幅度调制电路1。交流桥电路(1)单臂桥电路(2)差动连接变压器交流桥电路、图4.12单臂连接交流桥电路、图4.13变压器交流桥电路、10，2。基于运算放大器的测量电路理想运算放大器输出电压与输入电压的关系是使用基本运算放大器的最大特点是电路输出电压与电容传感器的极距成正比，基本变间隙电容传感器的输出特性具有线性性。图4.14基于运算放大器的测量电路，图4.15零点调节电路，11，4.2.2差分脉宽调制电路的工作原理：利用传感器电容充电和放电，使电路输出脉冲的占空比随电容传感器的电容变化而变化，通过低频滤波器获得与正在测量的变化相对应的直流信号。，图4.16差分脉宽调制电路，12，(a)C1=C2(b)C1C2图4.17电路中每个点的充放电波形，如果电阻R1=R2=R，则输出电压和电容变为线性关系的差分脉宽调制电路。13，4.2.3 FM电路1。载波频率发生变化的幅度调制FM该测量电路将电容传感器与电感元件一起使用，构成振荡器谐振电路。传感器运行时，电容发生变化，振动频率相应变化。通过鉴频电路将频率变化转换为振幅变化，然后放大放大器，就可以看到了。这称为FM方法。调频振荡器的振荡频率，图4.18调频-鉴频电路图，14，4.3实际问题和解决方案，1 .温度影响应尽量选择温度系数小、稳定的金属材料作为铁镍合金等电容器极板。此外，还应使用微分对称结构在测量电路中补偿。板支撑应选择具有良好绝缘特性的材料，如陶瓷、石英等绝缘电阻、低吸湿性材料。在图4.19极周围安装同心圆环图，2 .电场的边缘效应可以增加板块面积，减少两极距离，减少边缘效应的影响；如果检测精度很高，请考虑安装等芯环，如图4.19所示。也就是说，在板周围的同一平面上安装同心环可以消除极板周围磁极之间的电场均匀分布，从而消除边缘效应的影响。寄生电容的影响(1)缩短了簧片长度。(2)屏蔽。15，4.4电容式传感器的应用，1 .电容式位移传感器使用微分结构。如果测量杆根据正在测量的位移移动驱动活动电极位移，则活动电极和两个固定电极之间的复盖面积将发生变化，并且电能容量将相应发生变化。图4.20可变区域位移传感器结构，16，2。电容式压力传感器该压力传感器可用于测量小压差。3.容量测厚仪容量测厚仪的关键组件之一是容量测厚传感器。板材轧制过程中监控板材厚度的变化。图4.21差动电容式压力传感器原理图，图4.22电容式测厚仪工作原理，17，摘要可变容量传感器是将正在测量的变化转换为电能变化的一种传感器。具有结构简单、分辨率高、过载电阻高、动态特性好等优点，在高温、辐射和强震动等恶劣条件下工作。并联电容器的两个参数d、s、e固定，其他参数发生变化时，电容发生变化，因此电容式传感器可以分为可变区域、可变间距和可变介电常数三种类型。电容传感器的输出电容值通常很小，几乎在所有纠察方法和数十种纠察方法之间，因此必须将一些