传感器与检测技术(第2版)李增国主编 第四章.ppt

思考题 4-1.试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题? 4-2.为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特征? 4.2电容式传感器测量转换电路 4.2 常用测量电路 4.2.1 双T电桥电路 1）测量电路 电路原理如图所示。图中C1、C2为差动电容式传感器的电容，RL为负载电阻，V1、V2为理想二极管，R1、R2为固定电阻。 2）原理分析见下图 图3.2.1 双T电桥电路 C 1 C 2 R 2 R 1 R L ～ u V2 V1 常用电路有:交流电桥电路、双T电桥电路、运算放大器测量电路、脉冲宽度调制电路、调频电路。 当V1导通、V2截止时C1充电；反之V1截止、V2导通时C2充电，由图中可以看出，一路通过R1、RL，另一路通过R1、R2、V2，这时流过RL的电流为i1。 若C1或C2变化时，在负载RL上产生的平均电流将不为零，因而有信号输出。 I.? 有一个公共接地点。 II.?V1和V2工作在伏安特性的线性段。 III.??输出电压较高。 IV.??灵敏度与电源频率有关。 V.?可以用作动态测量。 3）双T电桥电路的特点： 4.2.2 运算放大器式测量电路 电路的原理如上图所示。其输出电压 以 代入上式，则有 输出电压u0与动极片位移d成线性关系。 4.2.3 脉冲调制电路 这种电路根据差动电容C1和C2的大小控制直流电压的通断，所得方波与C1和C2有确定的函数关系。线路的输出端就是双稳态触发器的两个输出端。 当C1=C2时，两个电容充电时间常数相等，两个输出脉冲宽度相等输出电压的平均值为零。反之不为零，且T1正比于C1，而T2正比于C2，输出电压为 可见，输出电压与电容变化成线性关系。 4.2.4 调频电路 测量电路见下图。当电容变化时导致振荡频率变化，再通过监频电路将其转换为振幅的变化，经放大后即可显示，这种方法称为调频法。 振荡频率为 4.3 电容式传感器的应用 4.3.1 在物位测控中的应用 4.3.1.1 LP-5000系列电容物位变送器 ??? 可用于高压、真空、高温、低温、密封罐内的酸、碱、盐等强腐蚀液体、强震动等的液位、料位测量，却是许多种类的物、液位计望尘莫及的。 4.3.1.2 CTS-DFD电容式物位限位开关 这是一种具有高-高、高、低、低-低四点报警开关量输出的射频电容式物位开关，可用于各种物料作物位高度的粗略显示，或同时作物位高度的控制和报警使用。 4.3.2 在压力测量中的应用 4.3.2.1 CCPS32陶瓷电容压力传感器 CCPS32干式陶瓷电容厚膜压力传感器的高输出，广量程，特别适合制造高性能的工业控制用压力变送器。大圆形膜片表面平整、易安装，是欧美E+H、ABB、SIEMENS、HＢ、VEGA等公司压力变送器生产首选传感器。 4.3.2.2 FB0802陶瓷电容型压力变送器 FB0802陶瓷电容压力变送器采用具有国际先进水平的陶瓷电容传感器，配合高精度电子元件，经严格的工艺过程装配而成。抗过载和抗冲击能力强，稳定性高，并有很高的测量精度。 4.3.2.3 1151系列电容式变送器 1151系列电容式变送器是引进美国罗斯蒙特公司技术制造的产品,具有设计原理新颖、品种规格齐全、安装使用简便、本质安全防爆等特点。其外形结构如图所示。 1）工作原理 被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在δ元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，通过隔离膜片和δ元 件内的填充液传到预张紧的测量膜片两侧。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容就不等，通过检测，放大转换成4-20mA的 2）主要特点 I.?? 精度高、稳定性好、价格比同类进口便宜； II.??采用二线制的工作方式； III.?敏感元件小型坚固，抗振能力强； IV.?量程和零位可从外部连续调节； V.??主要部件可与1151同类产品进行互换； VI.?可靠性好，质量稳定， VII.?故障率少； VIII. 正迁移可达500％，负迁移可达600； 4.3.3 在位移测量中的应用 4.3.3.1 capaNCDT610 电容式位移传感器 其结构如左图所示。传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比，经检波器与一个可设置的补偿电压叠加经放大后作为模拟信号输出