ch3电容式传感器解读课件

1、CH3 电容式传感器第1页，共47页。ch3 电容式传感器1 工作原理2 特性与特点3 转换电路4 容栅式传感器5 应用第2页，共47页。 基本原理：是把被测量变化转换成电容量变化的传感器。本质：电容量可变的电容器。ch3 电容式传感器Cx第3页，共47页。 S3.1 工作原理一、基本原理第4页，共47页。deSC=S极板相对覆盖面积；介质的介电常数；极板间距离。3.1 工作原理一、基本原理第5页，共47页。deSC= 变面积型 变极距型 变介电常数型3.1 工作原理二、分类第6页，共47页。3.1 工作原理二、分类第7页，共47页。3.1 工作原理二、分类第8页，共47页。3.1 工作原理二

2、、分类第9页，共47页。3.2 特性与特点一、输出特性-变型DCD第10页，共47页。3.2 特性与特点一、输出特性-变型00deSC=dedSfC=)(第11页，共47页。3.2 特性与特点一、输出特性-变型12原理上，变型存在非线性问题。第12页，共47页。（1）灵敏度与S、 成正比；（2） 0越小，S越大，但可能击穿，测量范围小；（3）S可以很大，实现纳米测量。3.2 特性与特点一、输出特性-变型第13页，共47页。3.2 特性与特点一、输出特性-变S型第14页，共47页。电容量3.2 特性与特点一、输出特性-变S型第15页，共47页。电容量灵敏度3.2 特性与特点一、输出特性-变S型第

3、16页，共47页。 输入与输出为线性关系； 线性范围大； 灵敏度S是常数，但灵敏度较低； 可测角位移。特点：3.2 特性与特点一、输出特性-变S型第17页，共47页。 S和具有对称性，但计算方法不同，结论一致。3.2 特性与特点一、输出特性-变型第18页，共47页。存在介质时，C=CA+CB （并联）（5）（6）（7）3.2 特性与特点一、输出特性-变型第19页，共47页。 输出与输入为线性关系，灵敏度S为常数； 可测物质的属性及几何量。特点：3.2 特性与特点一、输出特性-变型第20页，共47页。（1）易于实现，适应性强；（2）温度稳定性好；（3）动态响应好；（4）可实现非接触式测量；（5）

4、具有平均效应；（6）变极距型分辨力高，可以实现nm级测量。3.2 特性与特点二、特点第21页，共47页。（1）输出阻抗高，负载能力差；（2）易受寄生电容影响；（3）存在边缘效应。3.2 特性与特点二、特点第22页，共47页。1、等位环减小边缘效应3.2 特性与特点三、优化设计第23页，共47页。放大电路+1:1-3.2 特性与特点三、优化设计2、驱动电缆技术减小寄生电容的影响第24页，共47页。 驱动电缆技术：传输信号电缆线的芯线与屏蔽层通过1：1的放大器而等电位，即屏蔽层上产生与传感器信号同步变化的电压。3.2 特性与特点三、优化设计第25页，共47页。问题提出：如何解决电容式位移传感器的高

5、精度与小量程矛盾？解决方法：将电容式感器极板做成栅状，相对移动时电容发生周期性变化。3.3 容栅式传感器第26页，共47页。一、工作原理xW动栅定栅3.3 容栅式传感器第27页，共47页。xW2WCmaxC0Cx一、工作原理3.3 容栅式传感器第28页，共47页。按测量对象分： 长容栅 圆容栅二、类型与结构3.3 容栅式传感器第29页，共47页。3.3 容栅式传感器二、类型与结构第30页，共47页。按结构形式分： 反射式 透射式 倾斜式3.3 容栅式传感器二、类型与结构第31页，共47页。反射式3.3 容栅式传感器二、类型与结构第32页，共47页。透射式3.3 容栅式传感器二、类型与结构第33

6、页，共47页。倾斜式3.3 容栅式传感器二、类型与结构第34页，共47页。3.3 容栅式传感器二、类型与结构第35页，共47页。 原理上属于变面积型 多极平均效应，精度高 采用等节距的栅型结构，精度不直接与长度 有关，适于长距离测量3.3 容栅式传感器二、类型与结构第36页，共47页。1、变 A、型（1）可以测线位移、角位移；（2）可以测力，压力；（3）可以测振动、加速度；（4）接近开关。3.4 应用一、应用范围第37页，共47页。1、变 A、型 如电容位移传感器、电容测微仪、麦克风、电容式电子称、电容压力传感器、电容式加速度计等。 一般变极板间距离电容式传感器的起始电容在 20100pF之间

7、, 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最广。3.4 应用一、应用范围第38页，共47页。2、变型（1）可以测几何量；（2）可以测物质属性。 如测厚度、移动距离、液面高度、含水量、非金属涂层的厚度等。3.4 应用一、应用范围第39页，共47页。3、容栅式（1）数显量具；（2）几何量检测数显量仪。 如数显卡尺、千分尺、百分表、内外径数显尺、曲轴测量、坐标测量仪等。3.4 应用一、应用范围第40页，共47页。1、振动仪3.4 应用二、应用实例第41页，共47页。2、电容传声器3.4 应用二、应用实例第42页，共47页。3、液面高度计3.4 应用二、应用实例第43页，共47页。4、电容测厚仪3