第三章电容传感器.ppt

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加以解决。 三、边缘效应与寄生参量的影响 1、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，边缘效应的影响相当于传感器并联一个附加电容，引起了传感器灵敏度下降和非线性增加。 ① 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。 ② 在结构上增设等位环来消除边缘效应。 均匀电场 等位环 电极 电极 边缘电场 边缘电场 原理：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。 2、寄生参量 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。 ①.增加原始电容值 ②.注意传感器的接地和屏蔽（右图） ③.将传感器与电子线路的前置 级装在一个壳体内（集成化） 减小寄生电容的方法 测量电路 前置级 + ? 1:1 内层屏蔽 外层屏蔽 Cx 在电容传感器与测量线路前置极间采用双层屏蔽电缆。这种接法使传输电缆的芯线与内层屏蔽等电位，消除了芯线对内层屏蔽的容性漏电，从而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抗匹配的作用。 ④.采用“驱动电缆”技术 等电位屏蔽法 ⑤.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。 u0 与传感器电容相并联的为等效电容CP /（1+A） ⑥.整体屏蔽 四、防止和减小外界干扰 注意传感器的接地和屏蔽 增加原始电容值，降低容抗 导线分布合理 尽可能一点接地 尽量采用差动式电容传感器 §4-4 电容式传感器的应用 量程 精度 分辨力 变极距型 0.01~几百微米 0.01?m 0.001?m 变面积型 零点几~几百毫米 优于0.5% 0.01~0.001?m 一、电容式位移传感器 二、电容式加速度传感器 这里有两个固定极板，极板中间有一用弹簧支撑的质量块，此质量块的两个端面经过磨平抛光后作为可动极板。当传感器测量垂直方向上的直线加速度时，质量块在绝对空间中相对静止，而两个固定电极将相对质量块产生位移，此位移大小正比于被测加速度，使c1，c2中一个增大，一个减小。 三、电容式压力传感器 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。 用?? 途 用于气体、液体、蒸气压力的测量 高压侧进气口 低压侧进气口 电子线路位置 内部不锈钢膜片的位置 电容式差压变送器 1—高压侧进气口 2—低压侧进气口 3—过滤片 4—空腔 5—柔性不锈钢波 纹隔离膜片 6—导压硅油 7— 凹形玻璃圆片 8—镀金凹形电极 9—弹性平膜片 10—? 腔 电容式差压变送器内部结构 各种电容式差压变送器外形 利用电容差压变送器测量液体的液位 差压变送器 施加在高压侧腔体内的压力与液位成正比： p =? g h 电容差压变送器用于测量液体的液位 投入式水位计 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。 装有传感器的假人 气囊 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 。 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?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）。 该油量表可用于飞机油箱 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