传感技术与应用电容式传感器.ppt

七、电容式油量表 机械式油量表： 在油箱内，装有类似卫生间水箱里的浮球，通过杠杆带动电阻丝式圆盘电位器，由电流表指示出油量。 第四章 电容式传感器 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）。 第四章 电容式传感器 该油量表可用于飞机油箱 第四章 电容式传感器 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。 检测原理： 在高频振荡型电容式接近开关中，以高频振荡器（LC振荡器）中的电容作为检测元件，利用被测物体接近该电容时由于电容器的介质发生变化导致电容量C的变化，从而引起振荡器振幅或频率的变化，由传感器的信号调理电路将该变化转换成开关量输出，从而达到检测的目的。 第四章 电容式传感器 电容式接近开关外形 齐平式 非齐平式 第四章 电容式传感器 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。 第四章 电容式传感器 全密封防水式 远距离式（大量程） 第四章 电容式传感器 电容接近开关的规格 第四章 电容式传感器 电容式接近开关在液位测量控制中的使用 第四章 电容式传感器 电容式接近开关在液位物位 测量控制中的使用 第四章 电容式传感器 电容式接近开关在物位测量控制中的使用演示 第四章 电容式传感器 第四章 电容式传感器 容栅式传感器是在变面积型电容传感器的基础上发展起来的，具有电容式传感器的优点的同时，又有多极电容带来的平均效应。 1、测量原理 容栅式传感器 闭环调幅式测量原理 第四章 电容式传感器 A、B —— 动尺上两组电极片 P —— 定尺上一片电极片 2、结构形式 反射式 第四章 电容式传感器 第四章 电容式传感器 透射式 第四章 电容式传感器 数显卡尺 公/英制转换, 任意位置置零。深度测杆 公/英制转换, 任意位置置零。绝对测量和相对测量相互转换。深度测杆，报警功能 第四章 电容式传感器 数显内径卡尺 高度尺 公/英制转换, 任意位置置零。绝对测量和相对测量相互转换。深度测杆，报警功能 公/英制转换, 任意位置置零。绝对测量和相对测量相互转换。深度测杆，报警功能 第四章 电容式传感器 * 主要是用高斯定理 设两导体相对的面壁分别带电荷为+Q与-Q； 由高斯定理可求得电场强度为：E=k/2πεr （k同轴圆柱面壁长度上所带电量） U=∫R1_R2 E*dl=∫R1_R2 k*dr/2πεr =(k/2πε) *ln(R1/R2)=(Q/2πεL) *ln(R1/R2) C=Q/U=2πεL/ln(R1/R2) * 第四章 电容式传感器 电容传感器的特点 优点: 1、温度稳定性好：自身发热极小，电容值与电极材料无关，有利于选择温度系数低材料。如电极的支架选用陶瓷材料，电极材料选用铁镍合金，近年来又采用在陶瓷或石英上进行喷镀金或银的工艺。 2、结构简单,适应性强：可以做的非常小巧。能在高温，低温，强辐射，强磁场等恶劣环境中工作。 3、动态响应好：可动部分可以做的很轻，很薄，固有频率能做的很高。动态响应好。可测量振动、瞬时压力等。 4、可以实现非接触测量,具有平均效应：非接触测量回转工件的偏心、振动等参数时，由于电容具有平均效应，可以减小表面粗糙度对测量的影响。 5、耗能低 第四章 电容式传感器 缺点: 1、输出阻抗高，负载能力差：电容值一般为几十到几百皮法，输出阻抗很大，易受外界的干扰，对绝缘部分的要求较高（几十兆欧以上）。 2、寄生电容影响大：由于电容传感器的初始电容值一般较小，而连接传感器的引线电缆电容（1~2m导线可达到800pF），电子线路杂散电容以及周围导体的“寄生电容”却较大。这些电容一般是随机变化的，将使仪器工作不稳定，影响测量精度。因此，在设计和制作时要采取必要的有效的措施减小寄生电容的影响。 第四章 电容式传感器 1．减小温度对电容式传感器的影响,保证绝缘材料的绝缘性能 设计要点 环境温度的改变将引起电容式变换器各零件几何尺寸的改变，从而导致电容极板间隙或面积发生改变，产生附加电容变化。这一点对于空间隙电容式传感器来说更显重要，因为初始间隙都很小，约几十微米至几百微米之间。温度变化使各零件尺寸变化，可能导致对本来就很小的间隙产生很