第四章电容式传感器..ppt

2、外差式 二、调幅电路(了解) 1、二极管双T形交流电桥 图是二极管双T形交流电桥电路原理图。e是高频电源， 它提供了幅值为U的对称方波，VD1、VD2为特性完全相同的两只二极管，固定电阻R1=R2=R，C1、C2为传感器的两个差动电容。 2、运算放大器式电路 由于运算放大器的放大倍数非常大，而且输入阻抗Zi很高, 运算放大器的这一特点可以作为电容式传感器的比较理想的测量电路。图是运算放大器式电路原理图, 图中Cx为电容式传感器电容；Ui是交流电源电压; Uo是输出信号电压; Σ是虚地点。 变间隙型电容传感器： 线性关系 三、脉冲宽度调制电路(掌握) 跳变 触发器翻转 跳变 触发器翻转 双稳触发器 滤波器 变间隙型差动电容传感器 变面积型差动电容传感器 返回 例 电容测厚传感器在板材轧制装置中的应用 四、电容式传感器的应用举例(了解) 例 电容式称重传感器 误差平均效应 例 电容式压力传感器(测气体或液体的压力) 单只变间隙型 差动式 * 传感器原理及应用 西南交通大学电气工程学院 (学分: 2 学时: 32) 主讲教师:华泽玺 电话第四章 电容式传感器 电容元件 非电量 电容量变化 1、电容公式? 2、其中可以改变的参数? 3、可以应用的行业例子？ 第四章 电容式传感器 基本要求 ①了解电容式传感器的工作原理和结构(主要是变间隙型)； ②了解电容式传感器的测量电路;掌握脉冲宽度调制电路方法 测量电路； ③了解电容式传感器的等效电路、应用中存在问题及解决办法。　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ④了解电容式传感器的测量电路、电容式传感器的简单应用。 第三章 电容式传感器 一、电容式传感器的工作原理和结构 二、电容式传感器的等效电路 三、电容式传感器的测量电路 四、电容式传感器的应用举例 五、第四次作业 一、电容式传感器的工作原理和结构 电容元件 非电量 电容量变化 1920~1925 电容传感器用于测量 70~80年代，应用广泛 集成电容传感器 典型应用范围：差压、(角)位移、振动、加速度、物位、成分含量、层析 图 电容式传感元件的各种结构形式 一、基本工作原理(掌握) C —— 电容量，单位：F 法拉 —— 真空介电常数，8.85×10-12F/m —— 极板间介质的相对介电常数 A —— 极板的有效面积（m2） —— 两平行极板间的距离（m） 1、平板电容器 2、圆筒形电容器 二、变间隙型电容传感器(掌握) 极板上移： 1、基本特性 讨论 （1）略去高次项 （2）考虑二次项 2、有介电层的变间隙型电容传感器 放置了介质片的变极距型电容式传感器容量变化公式的推导 3、差动式变间隙型电容传感器 动极板上移 初始位置时 提高一倍 减小 略去高次项： 三、变面积型电容传感器(了解) 中间极移动式变面积型 差动结构变面积型 板状线位移变面积型 角位移变面积型 筒状线位移变面积型 结构型式 1、板状线位移变面积型 线性 线性 线性 3、筒状线位移变面积型 2、角位移变面积型 4、中间极移动式变面积型 5、差动结构变面积型 ① 扇形平板结构 ② 柱面型结构 --初始位置时一组极板相互覆盖有效面积所包含的角度。 四、变介质型电容传感器(了解) 例: 例： 电容式液位传感器 线性 返回 一、等效电路 C —— 传感器电容 L —— 电感 RP —— 并联损耗电阻 RS —— 串联损耗电阻 CP —— 寄生电容 高温、高湿、高激励条件 二、电容式传感器的等效电路(了解) 图中考虑了电容器的损耗和电感效应； Rp为并联损耗电阻，它代表极板间的泄漏电阻和介质损耗。这些损耗在低频时影响较大，随着工作频率增高，容抗减小，其影响就减弱。 Rs代表串联损耗，即代表引线电阻、电容器支架和极板电阻的损耗。 电感L由电容器本身的电感和外部引线电感组成。 传感元件的有效电容Ce可由下式求得(为了计算方便，忽略Rs和Rp): 二、应用中存在问题 保护环 减小极板厚度d 极板 间隙 保护环 1、边缘效应 灵敏度降低、非线性增加 当平行板的间距d 远小于平行板的尺寸（半径、长和宽等）时，对精度要求不是特别严格的条件下，边缘效应即可忽略。 2、寄生电容 消灭寄生电容的影响，是传感器实用化的关键。 消灭