第3章节电容式传感器(4721KB).ppt

1. 电容式差压变送器 3.4 电容式传感器的应用 利用脉宽调制电路，将中心膜片接地，其输出U0 : 输出USC与差压PH-PL成正比。 而 所以 1. 电容式差压变送器 3.4 电容式传感器的应用 各种电容式差压变送器外形 1. 电容式差压变送器 3.4 电容式传感器的应用 2. 电容式测微仪 3.4 电容式传感器的应用 非接触式精确测量位移和振动幅度。在最大量程为(100±5)um时，最小检测量可达0.01um。 a)测振幅 b)测轴回转精度和轴心偏摆 被测物 振动 电容式 传感器 被测轴 电容式 传感器 假设采用运算法测量电路， 则输出电压和位移成线性关系。 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量。依此原理还可进行其它形式的物位测量。对导电介质和非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃动及高速运动的容器的液位。不仅可作液位控制器，还能用于连续测量。 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 (1)安装形式 电容式液位计的安装形式因被测介质性质不同而有差别. 右图为用来测量导电介质的单电极电容液位计，它只用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。 1-内电极；2-绝缘套 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 右图为用于测量非导电介质的同轴双层电极电容式液位计。内电极和与之绝缘的同轴金属套组成电容的两极，外电极上开有很多流通孔使液体流入极板间。 1、2-内、外电极； 3-绝缘套； 4-流通孔 安装形式 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 以上介绍的两种是最一般的安装方法，在有些特殊场合还有其它特殊安装形式，如大直径容器或介电系数较小的介质，为增大测量灵敏度，通常也只用一根电极，将其靠近容器壁安装，使它与容器壁构成电容器的两极；在测大型容器或非导电容器内装非导电介质时，可用两根不同轴的圆筒电极平行安装构成电容； 在测极低温度下的液态气体时，一个电容灵敏度太低。可取同轴多层电极结构，把奇数层和偶数层的圆筒分别连接在一起成为两组电极，变成相当于多个电容并联，以增加灵敏度。 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 电容式料位和液位传感器 测定电极安装在金属储罐的顶部，储罐的罐壁和测定电极之间形成了一个电容器。 D d 检测电路 测定电极 储罐 ε0 ε1 hx 图中电容随料位高度hx变化的关系为： 式中 k——比例常数； D——储罐的内径； d——测定电极的直径； h——被测物料的高度； ε0——空气的相对介电常数； ε1——被测物料的相对介电常数； 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 被测电容Cx可以配置一个环形二极管电路进行检测。 用环形二极管充放电法测量电容的基本原理是以一高频方波为信号源，通过一环形二极管电桥，对被测电容进行充放电， 环形二极管电桥输出一个与被测电容成正比的微安级电流。 基本工作原理： 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 环形二极管电路 输入方波加在电桥的A点和地之间。 Cx为被测电容，Cd为平衡电容传感器初始电容的调零电容； C为滤波电容； A为直流电流表。 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 环形二极管电路 当输入的方波由E1跃变到E2时，电容Cx和Cd两端的电压皆由E1充电到E2。 对电容Cx充电的电流i1所示的方向； 对Cd充电的电流如i3所示方向。 在充电过程中(T1这段时间)，VD2、 VD4一直处于截止状态。 在T1这段时间内由A点向C点流动的电荷量为 ： q1=Cd(E2-E1) 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 环形二极管电路 当输入的方波由E2跃变到E1时，电容Cx和Cd放电；电压皆由E2放电到E1。 对电容Cx放电的电流i2所示的方向； 对Cd放电的电流如i4所示方向。 在放电过程中(T2这段时间)，VD1、 VD3一直处于截止状态。 在T2这段时间内由C点向A点流动的电荷量为 ： q2=Cx(E2-E1) 3. 电容式液位计 3.4 电容式传感器的应用 环形二极管电路 设方波的频率f=1/T0(即每秒钟要发生的充放电过程的次数)， 则由C点流向A点的平均电流为I2=Cxf(E2-E1), 而从A点流向C点的平均电流为I3=Cdf(E2-E1), 流过此支路的瞬时电流的平均值为 式中, ΔE为方波的