传感器与检测技术_ppt课件第四章.ppt

* * 4.4.5 电容式厚度传感器 2.电容式厚度传感器 * * 4.4.6 电容式位移传感器 电容式位移传感器就是通过改变电容器极板间的距离引起电容量的变化来实现测量的。通常采用的是一种单极变极距式。 * * 4.5 电容栅式传感器 电容栅式传感器是在电容式传感器基础上发展起来的一种传感器。它具有电容式传感器的优点，当然它也有其自身的特点，如抗干扰能力强、精度高和量程大等特点。 * * 4.5.1 基本类型及原理 1.基本类型及原理 * * 4.5.1 基本类型及原理 2.电容栅极片的结构形式 （a）动尺 * * 4.5.2 测量电路 电容栅式传感器可采用调幅或调相式测量电路，以得到调幅或调相信号。 * * 4.5.2 测量电路 电容栅式传感器可采用调幅或调相式测量电路，以得到调幅或调相信号。 * * 附：电容式接近开关 1—检测极板 2—充填树脂 3—测量转换电路 4—塑料外壳5—灵敏度调节电位器 6—工作指示灯 7—信号电缆 * * 工作过程（1） 检测极板设置在接近开关的最前端，测量转换电路安装在接近开关壳体内，用介质损耗很小的环氧树脂填充、灌封。当没有物体靠近检测极时，检测板与大地间的电容量C非常小，它与电感L构成高品质因数（Q）的LC振荡电路，Q=1（ωCR）。当被检测物体为地电位的导电体（如与大地有很大分布电容的人体、液体等）时，检测极板对地电容C增大，LC振荡电路的Q值将下降，导致振荡器停振。 * * 工作过程（2） 当不接地、绝缘被测物体接近检测极板时，由于检测极板上施加有高频电压，在它附近产生交变电场，被检测物体就会受到静电感应，而产生极化现象，正负电荷分离，使检测极板的对地等效电容量增大，使LC振荡电路的Q值降低。对能量损耗较大的介质（如各种含水有机物），它在高频交变极化过程中是需要消耗一定能量的，该能量是由LC振荡电路提供的，必然使Q值进一步降低，振荡减弱，振荡幅度减小。当被测物体靠近到一定距离时，振荡器的Q值低到无法维持振荡而停振。根据输出电压U0的大小，可大致判定被测物接近的程度。 * * 电容式接近开关 * * 放松一下！ * * * 第4章 电容式传感器 * * 引言 电容式传感器是将被测非电量的变化转化为电容变化量的一种传感器。 结构简单、分辨力高、可非接触测量，并能在高温、辐射和强烈震动等恶劣条件下工作 。 很有发展前途的传感器 。 * * 4.1电容式传感器工作原理 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 保持其中两个参数不变，仅改变其中一个参数，就可把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路就可转换为电量输出。 电容式传感器工作方式可分为变极距式、变面积式和变介质式3种类型。 * * 4.1 变面积式电容传感器 面积变化式电容传感器在工作时的极距、介质等保持不变，被测量的变化使其有效作用面积发生改变。 变面积式电容传感器的两个极板中，一个是固定不动的，称为定极板，另一个是可移动的，称为动极板。 * * 面积变化型电容传感器原理 1. 直线位移型 * * 面积变化型电容传感器原理 2. 角位移型 * * 面积变化型电容传感器原理 3. 圆筒型 * * 4.1.2 变极距式电容传感器 当改变电容器两极板间的距离时，电容器的电容也会发生变化。 * * （a）为平板形位移电容传感器。 设两个相同极板的长为b，宽为a，极板间距离为d，当动极板移动x后，电容Cx也随之改变。 电容的相对变化量和灵敏度为 * * 差动结构形式 提高测量精度 ，减少动极板与定极板之间的相对极距可能变化而引起的测量误差。 * * 4.1.3 变介质式电容传感器 介质变化型电容传感器的极距、有效作用面积不变，被测量的变化使其极板之间的介质情况发生变化。 主要用来测量两极板之间的介质的某些参数的变化，如介质厚度、介质湿度、液位等。 * * 介质变化型电容传感器结构 1.位移型 * * 介质变化型电容传感器结构 2.液位型 * * 结论 传感器的灵敏度为常数，电容C理论上与液面h成线性关系，只要测出传感器电容C的大小，就可得到液位h。 当电容传感器处于初始位 置时，电桥平衡，电桥输出电 压 ；当被测量的变 化引起电容传感器的电容发生 变化时，电桥失去平衡，电桥 有电压输出，即 。 * * 4.2 电容式传感器的测量电路 常用电路有:电桥电路、运算放大器测量电路、脉冲调制电路、调频电路。 1.电桥电路 。 * * 4.2电容式传感器的测量电路 1.电桥电路 为了提高灵敏度，减小误差，常采用差动形式，其电路如图所示。Cx1和Cx