检测技术4电容传感器26.pptx

第4章 电容式传感器优点测量范围大。灵敏度高，电容值的灵敏度高，其相对变化量可达10-7。动态响应快，电容器可动部分质量小，因而固有频率高，适于动态测量。结构简单，实用性强。 4.1 电容传感器工作原理变极距型一般用来测量微小位移；变面积型一般用于测量角位移或较大线位移；变介电常数用于液位测量及介质温度、密度测量等。王 慧科大电气4.1.1 变面积型1、角位移式2、直线位移式加大极板面积S可以提高灵敏度，但通常结构尺寸不允许做的很大；减小极间距d可以提高灵敏度，但过小的d可能导致极间介质被电场击穿。4.1.2 变介质的介电常数1、电容液位计原理并联传感器具有较好的线性度，但灵敏度不高。科大电气4.1.2 变介质的介电常数2、电容测厚计原理串联被测电介质的相对介电常数已知，电容量C仅与被测厚度成比例，用于测量厚度。若被测电介质的厚度是已知的，可根据电容C确定被测电介质的相对介电常数。这两种测量都可以获得较高的灵敏度，而对线性基本上没有要求。4.1.3 极距变化型王 慧科大电气4.1.4差动电容器1、变d型4.1.4 差动电容器2、变S型4.2 电容传感器测量电路4.2.1 测量电桥单臂桥4.2.1 测量电桥2、差动桥初态时：工作时：传感器两电容值发生等值反向变化，电桥失去平衡；电容变化量越大，电桥输出电压越大，两者成线性关系。4.2.2 差动脉冲调宽电路Uf为参考电压，A1和A2为电压比较器，C1和C2为传感器两差动电容，D1和D2为电容C1和C2提高快速放电通道，R1和R2为C1和C2充电通道电阻，通常取R1=R24.2.2 差动脉冲调宽电路初始状态：R=1，S=0。则A为高电位，B低电位，RS触发器进入稳态1（Q=1）4.2.2 差动脉冲调宽电路工作状态：脉冲调宽电路差动输出电压的大小取决于电容C1和C2的变化量。变S型变d型王 慧科大电气4.2.3 电容调频电路将电容传感器元件与一电感配合构成调频振荡器。振荡器振荡频率：工作状态初态时工作时：4.2.3 电容调频电路典型测量电路——具有较强的抗干扰能力，较高的灵敏度。4.2.4 运算放大器测量电路4.3 电容传感器的应用4.3.1 误差分析1、温度影响（1）温度主要影响传感器的结构尺寸（2）温度对电容器极板间某些介质的介电常数有一定的影响（3）温度可能影响电容器极板支承架的电绝缘性能4.3.1 误差分析2、电场的边缘效应3、寄生电容的影响减小引线长度屏蔽电容器4.3.2 灵敏度的提高为了提高灵敏度，极距d取得很小（小于1mm）。过小的d容易引起电容极间电击穿，为此考虑在极板间插入云母片。插入云母片后电容：4.3.3 应用举例1、电容式差压变送器4.3.3 应用举例2、电容式测微仪4.3.3 应用举例3、电容式偏心度计4.3.3 应用举例4、电容湿度计王 慧