传感技术及应用电容式传感器

1、第四章第四章 电容式传感器电容式传感器 电容式传感器是将被测参数变换成电容量的测量装电容式传感器是将被测参数变换成电容量的测量装置。它的基本工作原理是基于物体间的电容量及其结构置。它的基本工作原理是基于物体间的电容量及其结构的参数之间的关系。的参数之间的关系。 4-1 4-1 电容式传感器的工作原理电容式传感器的工作原理工作原理：将被测量转化为电容量的变化实现测量工作原理：将被测量转化为电容量的变化实现测量实质上相当于具有可变参数的电容器实质上相当于具有可变参数的电容器应用范围应用范围: :位移、压力、加速度、液位、成份含量等测量位移、压力、加速度、液位、成份含量等测量 两平行极板组成的电容器

2、两平行极板组成的电容器, ,当忽略边缘效应时，它的电容量当忽略边缘效应时，它的电容量为为: :+S 当被测量当被测量、S或或发生变化时，都会引起电容的变化。发生变化时，都会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。0rSSC 分类示意图分类示意图 c) c) 介质变化型介质变化型b)b)面积变化型面积变化型: :角位移型角位移型, ,平面线位移型平面线位移型, ,柱面线位移型柱面线位移型. .+a) a) 极距变化型极距变化型; ;+0rSS

3、Cdd变面积型电容传感器变面积型电容传感器bax 设两矩形极板间覆盖面积为设两矩形极板间覆盖面积为S，当动极板移动，当动极板移动X，则，则面积面积S发生变化，电容量也改变。发生变化，电容量也改变。 （主要用来测直线位移、角位移和尺寸等参数）（主要用来测直线位移、角位移和尺寸等参数） 线位移线位移单组式单组式差动式差动式 平板结构对极距变化特别敏感，测量精度受到影响。而平板结构对极距变化特别敏感，测量精度受到影响。而圆柱形结构受极板径向变化的影响很小，成为实际中最常用圆柱形结构受极板径向变化的影响很小，成为实际中最常用的结构。的结构。 l：外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度：外圆筒与内圆柱覆盖部分的长

4、度 r2，r1：外圆筒内半径与内圆柱外半径：外圆筒内半径与内圆柱外半径021212122()2ln(/)ln(/)ln(/)lllllCCrrrrrrl212ln(/)lCrr 可见变面积式电容传感器输出是线性的，灵敏可见变面积式电容传感器输出是线性的，灵敏度为一常数。度为一常数。 增大初始电容增大初始电容C0可以提高传感器的灵敏度；可以提高传感器的灵敏度； 极板宽度极板宽度a的大小影响灵敏度，但不能太的大小影响灵敏度，但不能太 小，否则边缘电场影响增大，非线性将增大；小，否则边缘电场影响增大，非线性将增大； X变化不能太大，否则边缘效应会使传感器变化不能太大，否则边缘效应会使传感器 特性产生

5、非线性变化。特性产生非线性变化。（因为以上的推导是在忽略边缘效应的情况下进行（因为以上的推导是在忽略边缘效应的情况下进行的）。的）。 被测液体的液面被测液体的液面在电容式传感器元件在电容式传感器元件的两同心同柱型电极的两同心同柱型电极间变化时，引起极间间变化时，引起极间不同介电常数的高度不同介电常数的高度发生变化，导致电容发生变化，导致电容的改变。的改变。 3、变介电常数型电容传感器、变介电常数型电容传感器（主要测量厚度、液位、介质的温度和湿度等）（主要测量厚度、液位、介质的温度和湿度等）d面积面积S气隙气隙0r可见：可见： 若厚度若厚度 d 保持不变，介电常数保持不变，介电常数r 改变（如湿

6、改变（如湿度变化），可做成湿度传感器；度变化），可做成湿度传感器； 若若r不变，可做成测厚传感器不变，可做成测厚传感器 S动极板动极板定极板定极板 若极板间距减小若极板间距减小，则电，则电容将增大容将增大C。变极板间距型电容传感器变极板间距型电容传感器01CC时，展开为级数形式时，展开为级数形式 2301CC1因因，忽略高次项，忽略高次项 0CC1 上式表明，在上式表明，在 条件下，电容的变化与极条件下，电容的变化与极板间距变化量近似是线性关系。板间距变化量近似是线性关系。 欲提高灵敏度，应减小间隙欲提高灵敏度，应减小间隙，但受电容器击，但受电容器击 穿电压的限制；穿电压的限制； 非线性随相对

7、位移的增加而增加，为保证一非线性随相对位移的增加而增加，为保证一 定的线性度，应限制动极板的相对位移量。定的线性度，应限制动极板的相对位移量。 0.02 0.14-2 4-2 转换电路转换电路 转换线路是电容传感器的一个重要组成部分，转换线路是电容传感器的一个重要组成部分，其主要作用为：其主要作用为： 给电极提供一个合适的激励源，以便在形给电极提供一个合适的激励源，以便在形成的电场中实现能量变换；成的电场中实现能量变换； 检测出电场能量的变化，形成可供使用的检测出电场能量的变化，形成可供使用的电信号；电信号； 在可能条件下，实现传感器特性的线性化在可能条件下，实现传感器特性的线性化处理与信号变

8、换。处理与信号变换。 电容传感器等效电路电容传感器等效电路L包括包括引线电缆电感引线电缆电感和和电容式传感器本身电感电容式传感器本身电感；r由由引线电阻引线电阻、极板电阻极板电阻和和金属支架电阻组成金属支架电阻组成；C0为传感器本身的电容；为传感器本身的电容；CP 为引线电缆、所接测量电路及极板与外界所形成的为引线电缆、所接测量电路及极板与外界所形成的总寄生总寄生电容电容；Rg是极间等效漏电阻。是极间等效漏电阻。 低频等效电路；低频等效电路；高频等效电路。高频等效电路。 （1）交流电桥）交流电桥3.4 测量电路测量电路14231234()()scZ ZZ ZUUZZZZ03241ZZZZ432

9、1ZZZZ平衡条件为平衡条件为 将电容传感器接入电桥的一将电容传感器接入电桥的一个臂，构成不平衡电桥。个臂，构成不平衡电桥。 为使桥路平衡，为使桥路平衡，在四个桥臂上必须接在四个桥臂上必须接入两个电容（一个单入两个电容（一个单极电容传感器和一个极电容传感器和一个固定电容，或接入差固定电容，或接入差动电容传感器）。另动电容传感器）。另外两个桥臂接入其他外两个桥臂接入其他阻抗元件，如：两个阻抗元件，如：两个电阻、两个电感或是电阻、两个电感或是两个电容。当桥臂上两个电容。当桥臂上接入不同的阻抗元件接入不同的阻抗元件时，电路的灵敏度不时，电路的灵敏度不同，一般有同，一般有0.25、0.5、0.1，输出

10、信号相移有，输出信号相移有0、90、180。 高频交流正弦波供电电桥输出调幅波，要求其电源电压波动小通常处于不平衡状态，需要采用自动平衡电桥输出阻抗高，输出电压低，必须后接高输入阻抗、高放大倍数的处理电路交流电桥主要特点交流电桥主要特点（2 2）二极管双）二极管双T T形电路形电路电路原理如图电路原理如图(a)(a)。供电电压是幅值为。供电电压是幅值为UE E、周期为、周期为T、占空比为、占空比为5050的方波的方波C2UE(b)RRRLC2C1VD1VD2iC1iC2+UE(a)C1C1C2UERLRLRRRR+iC1iC2iC1iC2当当 UE为为正半周正半周时时, , 二极管二极管VD1

11、导通、导通、VD2截止截止, , 于是电容于是电容C1充电充电; ; 在随在随后负半周出现时后负半周出现时, , 电容电容C1上的电荷通过电阻上的电荷通过电阻R, 负载电阻负载电阻RL放电放电, , 流过流过RL的电流为的电流为 。在在负半周负半周内内, , VD2导通、导通、VD1截止截止, , 则电容则电容C2充电充电; ; 在随后出现正半周时在随后出现正半周时, , C2通过电阻通过电阻R, 负载电阻负载电阻RL放电放电, , 流过流过RL的电流为的电流为 。 根据上面所给的条件根据上面所给的条件, , 则电流则电流 = , , 且方向相反且方向相反, , 在一个周期内流在一个周期内流过

12、过RL的的平均电流为零平均电流为零。1ci2ci1ci2ci3.4 测量电路测量电路同理，负半周时电容同理，负半周时电容C1的平均电流的平均电流: 在在R（RRL）/ /（RRL）C2T/2时时,电流电流iC2的平均值的平均值IC2可以写成下式：可以写成下式： 22expCRRRRRtRRRRRURRRUiLLLLELLEC20220222111CURRRRTdtiTdtiTIELLcTcC1121CURRRRTIELLC故在负载故在负载RL上产生的电压为：上产生的电压为： 212210)(2CCTURRRRRRIIRRRRUELLLCCLL电容电容C2上的电上的电流：流：电路特点：电路特点：

13、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；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；电源周期、幅值直接影响灵敏度，要求它们高度稳定；电源周期、幅值直接影响灵敏度，要求它们高度稳定；输出阻抗为输出阻抗为R，而与电容无关，克服了电容式传感器高内阻的缺点；，而与电容无关，克服了电容式传感器高内阻的缺点；适用于具有线性特性的单组式和差动式电容式传感器。适用于具有线性特性的单组式和差动式电容式传感器。 运算放大器式电路运算放大器式电路特点：能够克服变极距型电容式传感器的非线性。特点：能够克服变极距型电容式传感器的非线性。将将Cx = 代入上式得代入

14、上式得 - -AuoCCxu运算放大器式运算放大器式 电路原理图电路原理图负号负号表明输出与电源电压反相。显然，表明输出与电源电压反相。显然，输输出电压出电压与电容极板与电容极板间距间距成成线性关系线性关系，这就，这就从原理上保证了变极距型电容式传感器的从原理上保证了变极距型电容式传感器的线性。这里是假设放大器开环放大倍数线性。这里是假设放大器开环放大倍数A=A=，输入阻抗，输入阻抗Z Zi i=，因此仍然存在一，因此仍然存在一定的非线性误差，但一般定的非线性误差，但一般A A和和Z Zi i足够大，足够大，所以这种误差很小。所以这种误差很小。 uCCuCjCjuxx1)(10/ )( SSu

15、Cu03.4 测量电路测量电路调频电路调频电路 3.4 测量电路测量电路012fLC调调频频振振荡荡器器限限幅幅鉴鉴频频放放大大3.53.5 主要性能和设计要点主要性能和设计要点（一）（一） 主要性能主要性能1 1、 静态灵敏度静态灵敏度 被测量缓慢变化时传感器电容变化量与引起其变化的被测量变化之比。对被测量缓慢变化时传感器电容变化量与引起其变化的被测量变化之比。对于变极距型其静态灵敏度于变极距型其静态灵敏度k kg g为为 /110CCKg对于圆柱形变面积型电对于圆柱形变面积型电容式传感器，其静态灵容式传感器，其静态灵敏度为：敏度为：120/ln2rrlClCkg变面积型差动式线位移电容式传

16、感器，其变面积型差动式线位移电容式传感器，其静态灵敏度为静态灵敏度为121212/ln4/ln2/ln2rrlrrllrrlllCKg结论结论： 1.1.变极距型电容式传感器常工作在一个较小的范围内（变极距型电容式传感器常工作在一个较小的范围内（1cm至零点至零点几几mm），而且），而且最大应小于极板间距最大应小于极板间距的的1/ /51/ /10。只有当。只有当(/ /1时，略去各非线性项后才能得到近似线性关系为时，略去各非线性项后才能得到近似线性关系为CC0(/ /)。取值不取值不能大，否则将降低灵敏度。能大，否则将降低灵敏度。/1100CCC 2 2、非线性、非线性 对变极距型电容式传感

17、器，当极板间距变化时，其电容量的变化：对变极距型电容式传感器，当极板间距变化时，其电容量的变化： ?32?1 ?CC采用差动形式，并取两电容之差为输出量采用差动形式，并取两电容之差为输出量C：42012CC2.差动式的非线性得到很大改善，灵敏度差动式的非线性得到很大改善，灵敏度也提高了一倍。也提高了一倍。l 电容传感器的特点电容传感器的特点1、自身发热极小，电容值与电极材自身发热极小，电容值与电极材料无关，有利于选择温度系数低材料。如电极的支架料无关，有利于选择温度系数低材料。如电极的支架选用陶瓷材料，电极材料选用铁镍合金，近年来又采选用陶瓷材料，电极材料选用铁镍合金，近年来又采用在陶瓷或石英

18、上进行喷镀金或银的工艺。用在陶瓷或石英上进行喷镀金或银的工艺。2、可以做的非常小巧。能在高可以做的非常小巧。能在高温，低温，强辐射，强磁场等恶劣环境中工作。温，低温，强辐射，强磁场等恶劣环境中工作。3、可动部分可以做的很轻，很薄，可动部分可以做的很轻，很薄，固有频率能做的很高。动态响应好。可测量振固有频率能做的很高。动态响应好。可测量振动、瞬时压力等。动、瞬时压力等。4、非接非接触测量回转工件的偏心、振动等参数时，由于触测量回转工件的偏心、振动等参数时，由于电容具有平均效应，可以减小表面粗糙度对测电容具有平均效应，可以减小表面粗糙度对测量的影响。量的影响。5、1、：电容值一般为几十到几：电容值

19、一般为几十到几百皮法，输出阻抗很大，易受外界的干扰，对绝缘部分百皮法，输出阻抗很大，易受外界的干扰，对绝缘部分的要求较高（几十兆欧以上）。的要求较高（几十兆欧以上）。2、由于电容传感器的初始电容值一由于电容传感器的初始电容值一般较小，而连接传感器的引线电缆电容（般较小，而连接传感器的引线电缆电容（12m导线可导线可达到达到800pF），电子线路杂散电容以及周围导体的），电子线路杂散电容以及周围导体的“寄寄生电容生电容”却较大。这些电容一般是随机变化的，将使仪却较大。这些电容一般是随机变化的，将使仪器工作不稳定，影响测量精度。因此，器工作不稳定，影响测量精度。因此，在设计和制作时在设计和制作时要

20、采取必要的有效的措施减小寄生电容的影响。要采取必要的有效的措施减小寄生电容的影响。1减小温度对电容式传感器的影响减小温度对电容式传感器的影响,保证绝缘材料的绝缘性能保证绝缘材料的绝缘性能设计要点设计要点 环境温度的改变将引起电容式变换器各零件几何尺寸的环境温度的改变将引起电容式变换器各零件几何尺寸的改变，从而导致电容极板间隙或面积发生改变，改变，从而导致电容极板间隙或面积发生改变，。这一点对于空间隙电容式传感器来说更显重要，因。这一点对于空间隙电容式传感器来说更显重要，因为初始间隙都很小，约几十微米至几百微米之间。温度变化为初始间隙都很小，约几十微米至几百微米之间。温度变化使各零件尺寸变化，可

21、能导致对本来就很小的间隙产生很大使各零件尺寸变化，可能导致对本来就很小的间隙产生很大的相对变化，从而的相对变化，从而。 为减小这种误差为减小这种误差 一般尽量选取温度系数小和温度系数稳一般尽量选取温度系数小和温度系数稳定的材料。定的材料。如绝缘材料采用石英、陶瓷等，金属如绝缘材料采用石英、陶瓷等，金属材料选用低膨胀系数的镍铁合金。或极板直接在材料选用低膨胀系数的镍铁合金。或极板直接在陶瓷、石英等绝缘材料上蒸镀一层金属膜来代替。陶瓷、石英等绝缘材料上蒸镀一层金属膜来代替。 采用差动对称结构，并在测量线路中对采用差动对称结构，并在测量线路中对温度误差加以补偿。温度误差加以补偿。 2消除和减小边缘效

22、应消除和减小边缘效应(1).适当减小极间距适当减小极间距;(2).可在结构上增设可在结构上增设等位环等位环来消除边来消除边缘效应。缘效应。3消除和减小寄生电容的影响消除和减小寄生电容的影响带有等位环的平板电容带有等位环的平板电容传感器结构原理图传感器结构原理图均匀电场均匀电场1233边缘电场边缘电场（1 1）增加传感器原始电容值）增加传感器原始电容值（2 2）注意传感器的接地和屏蔽；）注意传感器的接地和屏蔽；（3 3）集成化）集成化（4 4）采用）采用“驱动电缆驱动电缆” ” 技术技术（5 5）采用运算放大器法；）采用运算放大器法；（6 6）整体屏蔽法）整体屏蔽法等位环安等位环安放在上面电极外

23、，且放在上面电极外，且与上电极绝缘组等电与上电极绝缘组等电位，这样就能使上电位，这样就能使上电极的边缘电力线平直，极的边缘电力线平直，两极间电场基本均匀。两极间电场基本均匀。而发散的边缘电场发而发散的边缘电场发生在等位环的外周不生在等位环的外周不影响工作。影响工作。 绝缘体绝缘体屏蔽壳屏蔽壳固定极筒固定极筒可动极筒可动极筒连杆连杆导杆导杆接地屏蔽圆筒形电容式传感器示意图接地屏蔽圆筒形电容式传感器示意图（2）注意传感器的接地和屏蔽原理图）注意传感器的接地和屏蔽原理图测量电路测量电路前置级前置级+1:1内层屏蔽内层屏蔽外层屏蔽外层屏蔽Cx 在电容传感器与测量线路在电容传感器与测量线路前置极间前置极

24、间采用双层屏蔽电缆采用双层屏蔽电缆。这种接法使这种接法使传输电缆的芯线与传输电缆的芯线与内层屏蔽等电位内层屏蔽等电位，消除了芯线，消除了芯线对内层屏蔽的容性漏电，从而对内层屏蔽的容性漏电，从而消除了寄生电容的影响。同时消除了寄生电容的影响。同时放大器的高输入阻抗又起到阻放大器的高输入阻抗又起到阻抗匹配的作用。抗匹配的作用。.采用采用“驱动电缆驱动电缆”技术技术等电位屏蔽法等电位屏蔽法.采用运算放大器法采用运算放大器法所谓整体屏蔽是将整个所谓整体屏蔽是将整个电桥电桥(包括电源、电缆包括电源、电缆等）统一屏蔽起来，其等）统一屏蔽起来，其关键在于正确选取接地关键在于正确选取接地点。点。u0与传感器电

25、容相并联的与传感器电容相并联的为等效电容为等效电容CP /（1+A）.整体屏蔽整体屏蔽- -ACCxuC1C2CP1CP2Z3Z4- -A四四防止和减小外界干扰防止和减小外界干扰p 注意传感器的接地和屏蔽注意传感器的接地和屏蔽p 增加原始电容值，降低容抗增加原始电容值，降低容抗p 导线分布合理导线分布合理p 尽可能一点接地尽可能一点接地p 尽量采用差动式电容传感器尽量采用差动式电容传感器电容式位移传感器电容式位移传感器 量程量程精度精度分辨力分辨力变极距型变极距型0.01几百微米几百微米0.01 m0.001 m变面积型变面积型零点几零点几几百毫米几百毫米优于优于0.5%0.010.001 m

26、电容式传感器的应用电容式传感器的应用该传感器是一种非接触式的电容位移传感器；该传感器是一种非接触式的电容位移传感器；两个传感器板形成一个平行板电容器；纳米分两个传感器板形成一个平行板电容器；纳米分辨率；零磁滞。辨率；零磁滞。应用领域：压电微位移、振动台，电子显微镜应用领域：压电微位移、振动台，电子显微镜微调，天文望远镜镜片微调，精密微位移测量微调，天文望远镜镜片微调，精密微位移测量等。等。特点：特点：量程量程201250m；分辨率分辨率0.1nm；零磁滞；零磁滞；线性最高线性最高0.02%；频带可调：频带可调：505000Hz；灵敏度可调；灵敏度可调；真空兼容选项；真空兼容选项；英国超精密英国

27、超精密电容位移电容位移传感器传感器单极性单极性ZCS1100和双极性和双极性ZNXsensor超精密电容超精密电容传感传感器器，可应用：压电微位移、振动台，电子显微镜微，可应用：压电微位移、振动台，电子显微镜微调，天文望远镜镜片微调，精密微位移测量等。调，天文望远镜镜片微调，精密微位移测量等。ZCS1100超精密电容位移传感器特点：超精密电容位移传感器特点：纳米级分辨率；线性纳米级分辨率；线性0.08%；灵敏度可调；灵敏度可调；量程：量程：240m；线性：线性：0.08%；分辨率：分辨率：0.1nm频带：频带：35KHZ；总电容总电容C=C1+C2，带材厚度发生变化时，带材厚度发生变化时，C变

28、化，变化，带材的振动不影响测量精度。带材的振动不影响测量精度。二、电容式二、电容式测厚仪测厚仪测量电路可装于孔中，减小体积。此类电子秤，对测量电路可装于孔中，减小体积。此类电子秤，对接触面无要求，总误差较小。接触面无要求，总误差较小。荷重传感器（电容式电子秤）荷重传感器（电容式电子秤）电容式液位计电容式液位计 棒状电极（金属管）外面包裹棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙烯套管，当被测液体的液面聚四氟乙烯套管，当被测液体的液面上升时，引起棒状电极与导电液体之上升时，引起棒状电极与导电液体之间的电容变大。间的电容变大。 电容式液位限位传感器电容式液位限位传感器 液位限位传感器与液位变送器的区别在于

29、：它不给出模拟量，而是给出开液位限位传感器与液位变送器的区别在于：它不给出模拟量，而是给出开关量。当液位到达设定值时，它输出低电平。但也可以选择输出为高电平的关量。当液位到达设定值时，它输出低电平。但也可以选择输出为高电平的型号。型号。液位限位传感器的设定液位限位传感器的设定 智能化液位传感器的设智能化液位传感器的设定方法十分简单：定方法十分简单： 用手指压住设定按钮，用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开当液位达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该设按钮，智能仪器就记住该设定。正常使用时，当水位高定。正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报警信于该点后，即可发出报警信号和控制信号。号

30、和控制信号。智能化液位限位传感器的设定按钮智能化液位限位传感器的设定按钮超限灯超限灯正常工作指示灯正常工作指示灯设定按钮设定按钮电源指示灯电源指示灯硅微加工加速度传感器硅微加工加速度传感器 图示加速度传感器以微细图示加速度传感器以微细加工技术为基础，既能测量交加工技术为基础，既能测量交变加速度（振动），也可测量变加速度（振动），也可测量惯性力或重力加速度。其工作惯性力或重力加速度。其工作电压为电压为2.72.75.25V5.25V，加速度测，加速度测量范围为数个量范围为数个g g，可输出与加速，可输出与加速度成正比的电压也可输出占空度成正比的电压也可输出占空比正比于加速度的比正比于加速度的PW

31、M 脉冲。脉冲。微加工三轴加速度传感器微加工三轴加速度传感器技术指标：技术指标：灵敏度：灵敏度：500mV/g ，量程：量程：10g，频率范围：频率范围：0.5-2000Hz，安装谐振点安装谐振点:8kHz ，分辨力：分辨力：0.00004g ， 重量：重量：200g ，安装螺纹：安装螺纹：M5 mm ，线性误差：线性误差：1% 1% 硅微加工加速度传感器原理硅微加工加速度传感器原理 1 1 加速度测试单元加速度测试单元 2 2 信号处理电路信号处理电路 3 3 衬底衬底 4 4 底层多晶硅（下底层多晶硅（下电极）电极） 5 5 多晶硅悬臂梁多晶硅悬臂梁 6 6 顶层多晶硅（上顶层多晶硅（上电

32、极）电极） 当它感受到上下振动时，当它感受到上下振动时，C C1 1、C C2 2呈差动变化。与呈差动变化。与加速度测试单元封装在同一壳体中的信号处理电路将加速度测试单元封装在同一壳体中的信号处理电路将C C 转换成直流输出电压。它的激励源也做在同一壳转换成直流输出电压。它的激励源也做在同一壳体内，所以集成度很高。由于硅的弹性滞后很小，且体内，所以集成度很高。由于硅的弹性滞后很小，且悬臂梁的质量很轻，所以频率响应可达悬臂梁的质量很轻，所以频率响应可达1kHz1kHz以上，允以上，允许加速度范围可达许加速度范围可达10g 10g 以上。以上。 如果在壳体内的三个相互垂直方向安装三个加速如果在壳体

33、内的三个相互垂直方向安装三个加速度传感器，就可以测量三维方向的振动或加速度。度传感器，就可以测量三维方向的振动或加速度。加速度传感器在汽车中的应用加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时，得的负加速度值超过设定值时，微处理器微处理器据此判断发生了碰撞，据此判断发生了碰撞，于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。驾驶员及前排乘员的胸部和头部。 装有传感器装有传感器的假人的假人气囊气囊汽车

34、气囊的保护作用汽车气囊的保护作用 使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊迅速充气控制系统使气囊迅速充气 。 利用加速度传感器实现利用加速度传感器实现 延时延时起爆的钻地炸弹起爆的钻地炸弹传感器安装位置传感器安装位置湿敏电容湿敏电容 利用具有很大吸湿性的绝缘材料作为电容传利用具有很大吸湿性的绝缘材料作为电容传感器的介质，在其两侧面镀上多孔性电极。当相对感器的介质，在其两侧面镀上多孔性电极。当相对湿度增大时，吸湿性介质吸收空气中的水蒸气，使湿度增大时，吸湿性介质吸收空气中的水蒸气，使两块电极之间的介质相对介电常数大为增加（水的两块电极之间的介

35、质相对介电常数大为增加（水的相对介电常数为相对介电常数为8080），所以电容量增大。），所以电容量增大。 湿敏电容湿敏电容外形外形吸水高分子薄膜吸水高分子薄膜湿敏电容模块及传感器外形湿敏电容模块及传感器外形湿敏电容传感器的安装使用湿敏电容传感器的安装使用在野外的使用在野外的使用带报警器的家庭使用型带报警器的家庭使用型多孔性氧化铝湿敏电容传感器外形多孔性氧化铝湿敏电容传感器外形 七、电容式油量表七、电容式油量表 机械式油量表：机械式油量表： 在油箱内，装有在油箱内，装有类似卫生间水箱里的类似卫生间水箱里的浮球，通过杠杆带动浮球，通过杠杆带动电阻丝式圆盘电位器，电阻丝式圆盘电位器，由电流表指示出油量。由电流表指示出油量。电容式油量表电容式油量表 当油箱中注满油时，液位上升，指针停留在转角为当油箱中注满油时，液位上升，指针停留在转角为 m处。处。当油箱中的油位降低时，电容传感器的电容量当油箱中的油位降低时，电容传感器的电容量Cx减小，电桥失减小，电桥失去平衡，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同去平衡，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同时带动时带动RP的滑动臂移动。当的滑动臂移动。当RP阻值达到一定值时，电