广东海洋大学传感器课件第5章电容式传感器.ppt

一、电容式液位计 棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙烯套管，当被测液体的液面上升时，引起棒状电极与导电液体之间的电容变大。 液位限位传感器的设定 智能化液位传感器的设定方法十分简单： 用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该设定。正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报警信号和控制信号。 智能化液位限位传感器的设定按钮 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。 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 。 汽车气囊对驾驶员的保护作用 利用加速度传感器实现 延时起爆的钻地炸弹 三、湿敏电容 利用具有很大吸湿性的绝缘材料作为电容传感器的介质，在其两侧面镀上多孔性电极。当相对湿度增大时，吸湿性介质吸收空气中的水蒸气，使两块电极之间的介质相对介电常数大为增加（水的相对介电常数为80），所以电容量增大。 湿敏电容外形 湿敏电容模块及传感器外形 湿敏电容传感器的安装使用 在野外的使用 多孔性氧化铝湿敏电容传感器外形 四、电容式油量表 机械式油量表： 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 五、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） ；可以是接地的，也可以是不接地的。 调节接近开关尾部的灵敏度调节电位器，可以根据被测物不同来改变动作距离。 电容式接近开关外形 齐平式 非齐平式接近开关的安装 非齐平式安装时，传感器高于安装支架，易损坏。 全密封防水式 远距离式（大量程） 电容接近开关的规格 电容式接近开关在 液位物位测量控制中的使用 电容式接近开关在物位测量控制中的使用演示 不同材料的非金属检测物对电容式接近开关动作距离的影响 振荡电路 感应电极 被测物体 测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关构成的电容发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化.由此便可控制开关的接通和关断。 电容式接近开关工作原理 若传感器有输入，则C1≠C2, I1≠I2, 输出电压在一个周期内平均值为 常数K 电源频率 电路的优点：简单，不须附加相敏检波电路。 5.3.5 脉冲宽度调制电路 脉冲宽度调制电路图 比较器 差动电容 当差动电容相等时，电压平均值为零。 当差动电容相等时，电压平均值为零。 当差动电容不相等时，平均电压值不为零。 当差动电容不相等时，uAB电压经低通滤波器滤波后， Uo输出 式中： U1 —— 触发器输出高电平；  T1、T2 —— C1、C2充电至Ur时所需时间。 T1、T2代入，得 设，U0 为电容上的初始电压值；??? U1 为电容最终可充到或放到的电压值；??? Ut 为t时刻电容上的电压值。则， 在变极板距离的情况下可得 若差动电容C1=C2=C0，即d1=d2=d0时，Uo=0； 若C1≠C2， 设C1 C2 ，即d1=d0-Δd, d2=d0+Δd, 则有 d1、d2分别为C1、C2极板间距离。 在变面积电容传感器中， 则有 说明：差动脉宽调制电路适用于变极板距离以及变面积差动式电容传感器，并具有线性特性。 5.4 电容式传感器的应用 5.4.1 电容式压力传感器 差动式电容压力传感器结构图 原理：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。 5.4.2 电容式加速度传感器 差动式电容加速度传感器结构图 原理：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。 