传感器与检测技术电容式传感器

1、3.4 电容式传感器3.4.1 电容式传感器的工作原理3.4.2 电容式传感器主要性能3.4.3 电容式传感器的特点和设计要点3.4.4 电容式传感器等效电路3.4.5 电容式传感器测量电路3.4.6 电容式传感器的应用电容式传感器的应用3.4.7 容栅式传感器3.4.6 电容式传感器的应用 (1) 电容式差压传感器(2) 电容式振动位移传感器(3) 电容式加速度传感器P2玻璃盘镀金层金属膜片C2电极引线p1C1 结构简单、灵敏度高、响应速度快(约100ms)能测微小压差(00.75Pa)、真空或微小绝对压力需把膜片的一侧密封并抽成高真空(10-5Pa)即可 231B 面A 面546Cx1Cx

2、21、5 固定极板 2壳体 3簧片 4 质量块 6 绝缘体 精度较高，频率响应范围宽，量程大，可以测很高的加速度 0RMMRCVCVRRMMCVCV可变电压VM与测头的位置成比例 已在类似于孔径测量仪等便携式测量工具中应用。3.4 电容式传感器3.4.1 电容式传感器的工作原理3.4.2 电容式传感器主要性能3.4.3 电容式传感器的特点和设计要点3.4.4 电容式传感器等效电路3.4.5 电容式传感器测量电路3.4.6 电容式传感器的应用3.4.7 容栅式传感器容栅式传感器3.4.7 容栅式传感器 (1) 基本类型及工作原理(2) 容栅传感器电极的结构形式(3) 信号处理方式(4) 容栅式传

3、感器应用(1) 基本类型及工作原理 l长容栅长容栅l圆容栅圆容栅片状片状柱状柱状长容栅abnCmaxn动尺栅级片数 a , b栅极片长度和宽度CCmax0aW3a2Wx柱状圆容栅22122maxrranCr2 , r1 圆盘栅极片外半径和内半径 a 每条栅极片对应的圆心角（rad）(2) 容栅传感器电极的结构形式 （a）直电极反射式（b）直电极透射式（c）反射式L型电极(a)直电极反射式结构形式简单，使用方便，移动过程中，导轨的误差对测量精度影响较大 (b)直电极透射式测量调整方便、安装误差和运行误差的影响降低、制造安装困难 (c)反射式L型电极增大反射电极的面积，增加耦合的电容量，提高传感器

4、的灵敏度，增强抗干扰能力和提高稳定性 (3) 信号处理方式鉴幅式测量电路系统可达到0.001mm分辨力，主要在测长仪上使用，鉴相式测量电路系统分辨力为0.01mm，主要在电子数字显示卡尺等数显量具上使用。 （a）鉴幅式测量系统0)()(21BmAmCUUCUU01221)(21lxUUUUUm（b）鉴相式测量系统tsincostcoslxUC)tsin(UlxlC)tsin(UCtsinUC)tsin(UC)tsin(UlxCQmmmmmmM14221244200000000式中，Um发射电极激励信号基波电压幅值； 发射电极激励信号基波电压的频率。 alx021b14cos2tbabtbaabaUCQmMsincos2222220设 tbaUCQmMsin220设 sin22baacos22bab14cos221arctanarctan0lxba反映了传感器输出电压相位的变化规律，而又与位移x有关，故通过测量输出电压的相位，就可间接的测量位移的大小。 鉴相式测量电路具有较强的抗干扰能力。 鉴相式测量电路在理论上还存在非线性误差， 同时由于激励电压含有高次谐波，影响了测量精度。 (4) 容栅式传感器应用主要应用于量具、量仪和机床数显装置。角位