第5章电容式传感器.

1、第5章 电容式传感器 第5章 电容式传感器 5.1 电容式传感器的工作原理和结构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及非线性电容式传感器的灵敏度及非线性5.3 电容式传感器的等效电路电容式传感器的等效电路5.4 电容式传感器的测量电路电容式传感器的测量电路5.5 电容式传感器的应用电容式传感器的应用 第5章 电容式传感器 变换原理变换原理: :将被测量的变化转化为电容量变化+dA 实质上相当于具有可变参数的电容器应用范围:位移、压力、加速度、液位、成份含量等测量5.1 电容式传感器的工作原理和结构电容式传感器的工作原理和结构第5章 电容式传感器 两平行极板组成的电容器,当忽

2、略边缘效应时，它的电容量为:+dA 当被测量d、A或发生变化时，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，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。0rAACdd A极板相对覆盖面积；d极板间距离；r相对介电常数,对于空气介质，r 1;0 真空介电常数，0 8.85pF/m； 电容极板间介质的介电常数。（5-1） 第5章 电容式传感器 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, ,平板直线位移型平板直线位移型, ,圆柱直线位移型圆柱直线位移型. .+a) a) 极距变化型极距变化型; ;+0rSSCdd0

3、rAACdd 第5章 电容式传感器 图5-1 电容式传感元件的各种结构形式第5章 电容式传感器 5.1.1 变极距型电容传感器变极距型电容传感器000rACd （5-2） 若电容器极板间距离由初始值d0缩小了d，电容量增大了C，则有 200000000111ddddCddCddACCCr（5-3） 初始极距为d0时，其初始电容量C0为dA动极板动极板定极板定极板第5章 电容式传感器 图5-3 电容量与极板间距离的关系 CC1C2Od1d2CC1C2Od1d2d第5章 电容式传感器 若d/d01时，1-(d/d0)21，则式 000ddCCC（5-4） 此时C与d近似呈线性关系，所以变极距型电容

4、式传感器只有在d/d0很小时，才有近似的线性关系。 在d0较小时，对于同样的d变化所引起的C可以增大，从而使传感器灵敏度提高。 但d0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, 如图 5-4 所示，此时电容C变为 第5章 电容式传感器 000ggACdd （5-5） 式中：g云母的相对介电常数； 0空气的介电常数； d0空气隙厚度； dg云母片的厚度。 gdgd00图5-4 放置云母片的电容器一般变极板间距离电容式传感器的起始电容在 20100pF之间, 极板间距离在25200m的范围内, 最大位移应小于间距的1/10, 故在微位移测量中应用

5、最广。第5章 电容式传感器 第5章 电容式传感器 电容传声器 电容式传声器结构1-毛细孔 2-内腔 3-背极板 4-膜片 5-阻尼孔 6-绝缘体 7-壳体 8-引线第5章 电容式传感器 电容式传声器是目前各项指标都较为优秀的一种传声器，具有频率特性电容式传声器是目前各项指标都较为优秀的一种传声器，具有频率特性较好、音质清脆、构造坚固、体积小巧等优点。它被广泛应用在广播电台、较好、音质清脆、构造坚固、体积小巧等优点。它被广泛应用在广播电台、电视台、电影制片厂及厅堂扩声等各种场合。电视台、电影制片厂及厅堂扩声等各种场合。第5章 电容式传感器 驻极体电容传声器驻极体电容传声器(ECM)(ECM) 它

6、采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性能优越、使用方便。特点是体积小、性能优越、使用方便。 第5章 电容式传感器 动圈传声器动圈传声器主要由振动膜片、音圈、永久磁铁和升压变压器等组成。它的工作原理是主要由振动膜片、音圈、永久磁铁和升压变压器等组成。它的工作原理是当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音前后颤动，从而带动音圈在磁场中当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音前后颤动

7、，从而带动音圈在磁场中作切割磁力线的运动。根据电磁感应原理，在线圈两端就会产生感应音频作切割磁力线的运动。根据电磁感应原理，在线圈两端就会产生感应音频电动势，从而完成了声电转换。为了提高传声器的输出感应电动势和阻抗，电动势，从而完成了声电转换。为了提高传声器的输出感应电动势和阻抗，还需装置一只升压变压器。还需装置一只升压变压器。 动圈传声器结构简单、动圈传声器结构简单、稳定可靠、使用方便、稳定可靠、使用方便、固有噪声小，被广泛用固有噪声小，被广泛用于语言广播和扩声系统于语言广播和扩声系统中。但缺点是灵敏度较中。但缺点是灵敏度较低、频率范围窄。近几低、频率范围窄。近几年已有专用动圈传声器，年已有

8、专用动圈传声器，其特性和技术指标都较其特性和技术指标都较好好 。第5章 电容式传感器 图5-5 变面积型电容传感器原理图 bxadxS当动极板相对于定极板沿长度方向平移x时，则电容变化量为00rbxCCCd 5.1.2 变面积型电容式传感器变面积型电容式传感器0()rax bCd (5-6) 电容相对变化量为axCC0(5-7) a. a. 平板直线位移式平板直线位移式灵敏度灵敏度00rCbCKxad 第5章 电容式传感器 第5章 电容式传感器 动极板动极板定极板定极板b.b.半圆形角位移式半圆形角位移式当=0时，则 0000dACr(5-8) 当0时， 则 000001CCdACr（5-9）

9、 0CC电容相对变化量为与成线性关系第5章 电容式传感器 +第5章 电容式传感器 c.c.圆柱形直线位移圆柱形直线位移式式初始电容C0为：02lnLCDd021lnLxxCCDLd当内筒上移x时，内外筒间的电容C为：dDLx与x成线性关系电容相对变化量为0CxCL第5章 电容式传感器 第5章 电容式传感器 图5-7 电容式液位变换器结构原理图 DdHh15.1.3 变介质型电容式传感器变介质型电容式传感器设被测介质的介电常数为1，液面高度为h, 变换器总高度为H，内筒外径为d，外筒内径为D，变换器电容值为 11110022()2()211112()2()11hHhhHCDDDDnnnndddd

10、hHCCDDnndd000ChCH第5章 电容式传感器 两平行电极固定不动，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中，从而改变两种介质的极板覆盖面积。 传感器总电容量C为02010021)(dLLLbCCCrr(5-11) 图5-8 变介质型电容式传感器 L0Ld0r1r202000) 1(LLCCCCCr式中：L0和b0极板的长度和宽度； L第二种介质进入极板间的长度。 若电介质r1=1, 当L=0时，传感器初始电容C0=0rL0b0/d0。 当被测介质r2进入极板间L深度后，引起电容相对变化量为 (5-12) 可见，电容量的变化与电介质r2的移动量L成线性关系。 第5章

11、 电容式传感器 表表5-1 电介质材料的相对介电常数电介质材料的相对介电常数 第5章 电容式传感器 产品产品. .电容式液位传感器（液位计电容式液位传感器（液位计/ /料位计）料位计）第5章 电容式传感器 电容式接近开关电容式接近开关振荡电路振荡电路被测物体被测物体 感应电极感应电极被测电容被测电容第5章 电容式传感器 5.2 电容式传感器的灵敏度及非线性电容式传感器的灵敏度及非线性电容的相对变化量为 0001dCddCd(5-13) 当|d/d0|1时，上式可按级数展开，可得 30200001ddddddddCC(5-14) d0A动极板动极板定极板定极板第5章 电容式传感器 因|d/d0|

12、1忽略高次项 00ddCC结论：结论： 欲提高灵敏度，应减小间隙d0，但受电容器击 穿电压的限制；非线性误差却随着d0的减小而增大。 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：d/d0 =0.020.1 为改善非线性，可以采用差动式。(5-15) 电容传感器的灵敏度为 001/ddCCK相对非线性误差为%100%100|/|)/(0020dddddd(5-16) (5-18) 第5章 电容式传感器 00d1d2C1C2S差动式电容传感器差动式电容传感器 当动极板位移d时，电容器C1的间隙d1=d0-d，电容器C2的间隙d2=d0+d, 则 002001/11

13、/11ddCCddCC在d/d0Ur时，D=0 Q=0，信号反转，Q=1。C1经D1放电。C2充电，VG 。当VG Ur时，D=0 Q=0，Q=1，再次反转。C2经D2放电。设双稳态触发器输出高电平U1，低电平0B双稳态触发器A1A2R1R2QQ-AFGDD-UrVD1VD2212110)(TTTTUUUUBArxUUUCRT11111lnrxUUUCRT11222lnCx1Cx2uAB12112121210UddddUCCCCUxxxx当d1=d0-d, d2=d0+d时，有1100UAAUddU5.4.5 脉冲宽度调制电路脉冲宽度调制电路 第5章 电容式传感器 图5-16 脉冲宽度调制电路

14、电压波形 uAU1ouBU1ouABouFoUrT1U1uGUroT2U1tttttuAU1otuBU1ouABUoouFUrouGUroT2T1U1tttt(a)(b)第5章 电容式传感器 容栅式传感器是在变面积型电容传感器的基础上发展起来的，具有电容式传感器的优点的同时，又有多极电容带来的平均效应。1、测量原理、测量原理5.5 容栅式传感器容栅式传感器maxabCndn-动栅的栅极数a,b-栅极片长度和宽度第5章 电容式传感器 数显卡尺数显卡尺公/英制转换, 任意位置置零。深度测杆公/英制转换, 任意位置置零。绝对测量和相对测量相互转换。深度测杆，报警功能第5章 电容式传感器 数显内径卡尺

15、数显内径卡尺高度尺高度尺公/英制转换, 任意位置置零。绝对测量和相对测量相互转换。深度测杆，报警功能公/英制转换, 任意位置置零。绝对测量和相对测量相互转换。深度测杆，报警功能第5章 电容式传感器 电容传感器的特点电容传感器的特点1、温度稳定性好：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上进行喷镀金或银的工艺。2、结构简单,适应性强：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。3、动态响应好：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。可测量振动、瞬时压力等。4、

16、可以实现非接触测量,具有平均效应：非接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量的影响。5、耗能低第5章 电容式传感器 1、输出阻抗高，负载能力差：电容值一般为几十到几百皮法，输出阻抗很大，易受外界的干扰，对绝缘部分的要求较高（几十兆欧以上）。2、寄生电容影响大：由于电容传感器起的初始电容值一般较小，而连接传感器的引线电缆电容（12m导线可达到800pF），电子线路杂散电容以及周围导体的“寄生电容”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，在设计和制作时要采取必要的有效的措施减小寄生电容的影响。第5章 电容式传感器 一、温

17、度对电容式传感器的影响一、温度对电容式传感器的影响 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，。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。 影响电容式传感器精度的因素及提高精度的措施影响电容式传感器精度的因素及提高精度的措施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定的材料。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

18、称结构，并在测量线路中对温度误差加以补偿。 温度变化对介质介电常数的影响温度变化对介质介电常数的影响 使传感器电容改变，带来温度误差。温度对介电常数的影响随介质不同而异。这种温度误差可用后接的测量线路进行一定的补偿，而完全消除是困难的。第5章 电容式传感器 二、漏电阻的影响（绝缘性能）二、漏电阻的影响（绝缘性能） 电容变换器的容抗都很高，特别是在激励电压频率较低时，在与测量线路配接时，当两极板间总的漏电阻漏电阻若与容抗相近若与容抗相近，就必须考虑分路作用对系统总灵敏度的影响。 这主要是采用高质量的绝缘材料及采用合理的结构高质量的绝缘材料及采用合理的结构加以解决。 第5章 电容式传感器 三、边缘

19、效应与寄生参量的影响三、边缘效应与寄生参量的影响 1、边缘效应、边缘效应 理想条件下，平行板电容器的电场均匀分布于两极板所围成的空间，这仅是简化电容量计算的一种假定。 当考虑电场的边缘效应时，情况要复杂的多，边缘效应的影响， 为克服边缘效应，首先应增大初始电容量C0，即增大极板面积，减小极板间隙。 在结构上增设等位环来消除边缘效应。 均匀电场均匀电场等位环等位环电极电极电极电极边边缘缘电电场场边边缘缘电电场场等位环安放在上面电极外，且与上电极绝缘组等电位，这样就能使上电极的边缘电力线平直，两极间电场基本均匀。而发散的边缘电场发生在等位环的外周不影响工作。 第5章 电容式传感器 2、寄生参量、寄

20、生参量 一般电容传感器电容值很小，如果激励频率较低，则电容传感器的容抗很大，因此对传感器绝缘电阻要求很高；另一方面，变换器电容极板并联的寄生电容也会带来很大的影响。 .增加原始电容值增加原始电容值.注意传感器的接地和屏蔽（右图）注意传感器的接地和屏蔽（右图）.将传感器与电子线路的前置将传感器与电子线路的前置 级装在一个壳体内（集成化）级装在一个壳体内（集成化）第5章 电容式传感器 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

21、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第5章 电容式传感器 .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电桥(包括电源、电缆等）统一屏蔽起来，其关键在于正确选取接地点。与传感器电容相并联的为等效电容CP /（1+A）.整体屏蔽整体屏蔽屏蔽层接地点选择在两平衡电阻阻抗臂Z1和Z2中间，使电缆芯线与其屏蔽层之间的寄生电容Cp1和

22、Cp2分别与Z1和Z2相并联。如果Z1和Z2比Cp1和Cp2的容抗小得多，则寄生电容Cp1和Cp2对电桥平衡状态的影响就很小。 第5章 电容式传感器 四、防止和减小外界干扰四、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第5章 电容式传感器 5.5 电容式传感器的应用电容式传感器的应用 1. 水分检测：水分检测：粮食、油2. 液位测量：液位测量：液位变送器、液位限位传感器3. 压力测量：压力测量： 差压传感器、

23、变面积传感器、荷重传感器4. 加速度测量加速度测量5. 厚度测量厚度测量6. 电容式接近开关电容式接近开关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几百毫米米优于优于0.5%0.010.001 m第5章 电容式传感器 当油箱中注满油时，液位上升，指针停留在转角为m处。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RP的滑动臂移动。当RP阻值达到一定值时，电桥又达到新的平衡状态，伺服电动机停转，指针停留在新的位置（ x 处）。第5章 电容式传

24、感器 该油量该油量表可用于表可用于飞机油箱飞机油箱第5章 电容式传感器 2. 利用电容差压变送器测量液体的液位利用电容差压变送器测量液体的液位 差压液位变送器差压液位变送器施加在高压侧腔体内施加在高压侧腔体内的压力与液位成正比：的压力与液位成正比： p = g h第5章 电容式传感器 电容式液位计电容式液位计 棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙烯套管，当被测液体的液面上升时，引起棒烯套管，当被测液体的液面上升时，引起棒状电极与导电液体之间的电容变大。状电极与导电液体之间的电容变大。 液位限位传感器与液位变送器的区别在液位限位传感器与液位变送器的区别在于：它不给

25、出模拟量，而是给出开关量。当于：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。以选择输出为高电平的型号。 第5章 电容式传感器 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定方智能化液位传感器的设定方法十分简单：法十分简单： 用手指压住设定按钮，当液位用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，智能达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该设定。正常使用时，仪器就记住该设定。正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报当水位高于该点后，即可发出报警信号和控制信号。警信号和控制信号。第5章

26、 电容式传感器 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第5章 电容式传感器 电容式料位传感器电容式料位传感器测定电极安装在罐的顶部测定电极安装在罐的顶部,这这样在罐壁和测定电极之间就样在罐壁和测定电极之间就形成了一个电容器。传感器形成了一个电容器。传感器的静电电容可由下式表示的静电电容可由下式表示: dDhkcsln)(0k比例常数; s被测物料的相对介电常数; 0空气的相对介电常数; D储罐的内径; d测定电极的直径; h被测物料的高度。第5章 电容式传感器 3. 电容式压力传感器电容式压力传感

27、器 图5-17 差动式电容压力传感器结构图 工作原理工作原理: 将测量膜片与电容极板之间的电容差经振荡器振荡、调制解调、放大器放大、电压电流转换成标准信号。第5章 电容式传感器 PP第5章 电容式传感器 当PH=PL时，中心膜片处于平直状态，膜片两侧电容均为C0；当PHPL时，中心膜片上凸，上部电容为CL，下部电容为CH。CH 相当于当前膜片位置与平直位置间的电容CA和C0的串联；而C0又可看成是膜片上部电容CL与的CA串联。hmaxd0CACLCHC0PHPLCACLCHC0C0CA00000CCCCCCCCCCCCCCCAAHAALLALA;第5章 电容式传感器 Rbadbd0实线为球冠型

28、实线为球冠型固定电极固定电极设膜片半径为a，球冠形固定电极的半径为R，固定电极的实际拱底半径为b，拱底距膜片的距离为db，当d0R时：bddC002ln在PH-PL作用下中心膜片的上凸量h近似为:为膜片周边张力。TraTPPhLH,224计算点半径计算点半径第5章 电容式传感器 而CA为：(积分求解过程省略)LHLHLHAPPkPPbaalnTbaalnPPTC1144222222HLHLQQCCCCUCCCCUU 21210利用脉宽调制电路，将中心膜片接地，其输出U0 输出U0与差压PH-PL成正比。2224baalnTkLH0QA0Q0PPkCUCCUUAHLHLAAHLAAAAAAHLC

29、CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC020220202200000 而所以第5章 电容式传感器 高压侧高压侧进气口进气口低压侧低压侧进气口进气口电子线电子线路位置路位置内部不锈钢膜片的位置内部不锈钢膜片的位置电容式差压变送器电容式差压变送器 第5章 电容式传感器 各种电容式差压变送器外形各种电容式差压变送器外形 第5章 电容式传感器 各种电容式压力变送器外形（续）各种电容式压力变送器外形（续） （参考（参考丹东长隆丹东长隆 自控有限公司自控有限公司 资料）资料）法兰法兰第5章 电容式传感器 各种电容式压力变送器外形（续）各种电容式压力变送器外形（续） 第5章 电容式传感器 4.

30、电容式加速度传感器电容式加速度传感器 图5-18 差动式电容加速度传感器结构图 20002CdatCdd002CdCd212Sdat 第5章 电容式传感器 硅微加工加速度传感器硅微加工加速度传感器 加速度传感器以微细加工技术为基础，既能测量交变交变加速度（振动），也可测量惯性力惯性力或重力重力加速度。其工作电压为2.75.25V，加速度测量范围为数个g，可输出与加速度成正比的电压也可输出占空比正比于加速度的PWM脉冲。第5章 电容式传感器 CS-LAS系列加速度传感器系列加速度传感器 该加速度传感器是建造在硅晶片顶部的该加速度传感器是建造在硅晶片顶部的表面表面MEMS多硅结构。多晶硅簧片多硅结

31、构。多晶硅簧片悬浮悬浮在晶在晶片表面的结构，并提供一个克服加速度感应片表面的结构，并提供一个克服加速度感应力的阻力。用包含两个独立的固定板和一个力的阻力。用包含两个独立的固定板和一个与运动质块相连的中央板形成的与运动质块相连的中央板形成的差动电容器差动电容器机构来测量比例于加速度的多硅结构的偏转，机构来测量比例于加速度的多硅结构的偏转，从而产生电压输出信号。从而产生电压输出信号。第5章 电容式传感器 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。当测得的负加速度值超过设定值时，微处理器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

32、速充气而膨胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。 装有传感器的装有传感器的假人假人气囊气囊第5章 电容式传感器 汽车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，经控制系统使气囊迅速充气 。 第5章 电容式传感器 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 美研制了高性能的美研制了高性能的FMU-152B联联合可编程引信，它可识别不同的介质。合可编程引信，它可识别不同的介质。碰到目标，测碰击力是否过大，弹头碰到目标，测碰击力是否过大，弹头强度是否不足，如是，弹头立即起爆。强度是否不足，如是，弹头立即起爆。

33、 第5章 电容式传感器 荷重传感器（电容式电子秤）荷重传感器（电容式电子秤） 在弹性钢体上高度相同处打一排孔，在孔内形成一排平行的平板电容，当称重时，钢体上端面受力，圆孔变形，每个孔中的电容极板间隙变小，其电容相应增大。由于在电路上各电容是并联的，因而输出反映的结果是平均作用力的变化，测量误差大大减小。（误差平均效应）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。 电容式称重传感器电容式称重传感器F绝缘材料绝缘材料动极板动极板定极板定极板极板支架极板支架弹性体弹性体第5章 电容式传感器 电容式涡街流量传感器MICROTRAK 9000 纳米级超高精度电容式传感器第5章

34、电容式传感器 5. 差动式电容测厚传感器差动式电容测厚传感器 音 频 信 号 发 生 器音 频 放 大 器全 波 整 流 器差 动 放 大 器C0C1C2RRCT图 5-19 差动式电容测厚仪系统组成框图 总电容总电容C=C1+C2，带材厚度发生变带材厚度发生变化时，化时，C变化，变化，带材的振动不影带材的振动不影响测量精度。响测量精度。第5章 电容式传感器 6. 电容式接近开关电容式接近开关 被检测物体可以是导电体、介质损耗较大的绝缘体、含水的物体（例如饲料、人体等） ；可以是接地的，也可以是不接地的。 调节接近开关尾部的灵敏度调节电位器，可以根据被测物不同来改变动作距离。 测量头构成电容器

35、的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体移向接测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。接近开关的检测物体，并不限于金属导体，电路状态也随之发生变化。接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。也可以是绝缘的液体或粉状物体。工作流程方框图工作流程方框图 第5章 电容式传感器 电容式接近开关外形电容式接近开关外形齐平式齐平式非齐平式非齐平式第5章 电容式传感器 非齐平式非齐平式接近开关的安装接近开关的安装

36、非齐平式安装时，传感器高于安装支架，易非齐平式安装时，传感器高于安装支架，易损坏。损坏。第5章 电容式传感器 全密封防水式全密封防水式远距离式（大量程）远距离式（大量程）第5章 电容式传感器 电容式接近开关在液位测量控制中的使用电容式接近开关在液位测量控制中的使用第5章 电容式传感器 电容接近开关，主要用于检测非金属物，被广电容接近开关，主要用于检测非金属物，被广泛应用到颗粒料位仪、人体接近开关等用途，泛应用到颗粒料位仪、人体接近开关等用途，它的直径为它的直径为18毫米，固定时只要在设备外壳上毫米，固定时只要在设备外壳上打一个打一个18毫米的园孔就能轻松固定，长度约毫米的园孔就能轻松固定，长度约70毫米，背后有工作指示灯，当检测到物体时毫米，背后有工作指示灯，当检测到物体时红色红色LED点亮，平时处于熄灭状态，非常直观，点亮，平时处于熄灭状态，非常直观，引线长度为引线长度为100毫米。毫米。 第5章 电容式传感器 电容式接近开关在液位物位测量控制中的使用电容式接近开关在液位物位测量控制中的使用电容式液位传感器（液位计电容式液位传感器（液位计/ /料位计）料位计）第5章 电容式传感器 电容式接近开关在物位测量控制中的使用演示电容式接近开关在物位测量控制中的使用演示第5章 电容式传感器 陶瓷电容压力传感器陶瓷电容压力传感器 介质压力作用介质压力作用在陶瓷膜片的在陶瓷膜片的表面，使膜