第六次电容传感器分类及应用讲述.ppt

在Δd/d01时, 按级数展开得 电容值总的变化量为 电容值相对变化量为 略去高次项，则ΔC/C0与Δd/d0近似成为如下的线性关系： 差动式电容式传感器的相对非线性误差δ近似为 差动测量法 灵敏度得到一倍的改善 线性度得到改善 电容式传感器的应用举例 1．电容式压力传感器 结构： 测量膜片（金属弹性膜片）—— 动片； 两个玻璃球面上镀有金属 —— 定片； 膜片两侧左右两定中充满硅油。 工作过程： 当两室分别承受低压（PL） 和高压（PH）时，硅油能将 压差传递到测量膜片 电容式传感器的应用举例 1．电容式压力传感器 当PH=PL时，膜片处于中间位置，C1=C2； 当有差压作用时，测量膜片产生形变： PH PL时，膜片PL向弯曲，C1C2，； PH PL时，膜片PH向弯曲，C1C2； 将这种电容变化通过电路转换为电压变化 上图为 差动电容式压力传感器的结构图。 图中所示膜片为动电极，两个在凹形玻璃上的金属镀层为固定电极，构成差动电容器。 当被测压力或压力差作用于膜片并产生位移时， 所形成的两个电容器的电容量，一个增大， 一个减小。 该电容值的变化经测量电路转换成与压力或压力差相对应的电流或电压的变化。 2 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 当传感器壳体随被测对象沿垂直方向作直线加速运动时， 质量块在惯性空间中相对静止，两个固定电极将相对于质量块在垂直方向产生大小正比于被测加速度的位移。此位移使两电容的间隙发生变化，一个增加，一个减小，从而使C1、C2产生大小相等、符号相反的增量，此增量正比于被测加速度。 电容式加速度传感器的主要特点是频率响应快和量程范围大， 大多采用空气或其它气体作阻尼物质。 5.4 电容式传感器的应用举例 3．电容测厚仪 电容测厚仪用于测量金属带材在轧制过程中的厚度变化。 带材是电容的动极板，总电容C1+C2作为桥臂。 带材只是上下波动时Cx=C1+C2总的电容量不变；带材的厚度变化使电容Cx变化。 3 差动式电容测厚传感器 电容测厚传感器是用来对金属带材在轧制过程中厚度的检测，其工作原理是在被测带材的上下两侧各置放一块面积相等， 与带材距离相等的极板，这样极板与带材就构成了两个电容器C1、C2。把两块极板用导线连接起来成为一个极， 而带材就是电容的另一个极，其总电容为C1 + C2 ，如果带材的厚度发生变化， 将引起电容量的变化， 用交流电桥将电容的变化测出来， 经过放大即可由电表指示测量结果。 电容式传感器的应用举例 4．电容测位移 平板电容器,由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，如果不考虑( )效应，其电容量为: 电容式传感器的工作原理和结构 边缘 电容传感器的分类 由此可以确定传感器的分类 变极距型 变面积型 变介电常数型 被测量 d变化 被测量 S变化 被测量 被测量 形变 电阻变化 电压变化 电容式传感器的工作原理 d变化 S变化 被测量 C变化 电压变化 测量电路 对比电阻传感器的工作原理 电容传感器测量被测量的原理过程： 变极距型传感器 电容传感器工作原理和类型 变面积型传感器 电容传感器工作原理和类型 变介质型传感器 电容传感器工作原理和类型 同轴圆柱形电容器 圆柱形电容器 有两个长度为L,半径分别为R和r的圆筒形金属导体，中间隔以绝缘物质便构成圆柱形电容器。当中间所充介质的介电常数为 时，则两圆柱间的电容量为 概述 1、变介电常数型电容传感器 测量液位高度 结构简单，没有可动部分，电容值c与( ) 成线性关系 液位高度h 2、变面积型电容式传感器 　 2、变面积型电容式传感器 　　当动极板沿长度方向平移Δx时，则电容变化量为 式中C0=ε0εr ba/d为初始电容。电容相对变化量为 这种形式的传感器其电容量C与水平位移Δx呈线性关系。 可以看出，传感器的电容量C与角位移θ呈线性关系。 当动极板有一个角位移θ时， 变面积型电容式传感器 --------角位移型 　 3、变极距型电容传感器 变极距型电容式传感器 电容量与极板间距离的关系 当传感器的εr和S为常数，初始极距为d0时，可知其初始电容量C0为 若电容器极板间距离由初始值d0缩小了Δd，电容量增大了ΔC，则有 （5-5） 式中：εg——云母的相对介电常数，εg=7； ε0——空气的介电常数，ε0=1； d0——空气隙