[工學(xué)]32電容式傳感器(已修改)
2025-01-31 08:32 本頁(yè)面
【正文】 第四章 電容式傳感器 電容式傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容變化的一種轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)際上就是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。電容式傳感器廣泛用于位移、角度、振動(dòng)、速度、物位、壓力、成份分析、介質(zhì)特性等方面的測(cè)量。 基本工作原理及分類 以平行板電容為例（如圖 ），如果不考慮其邊緣效應(yīng)，其電容量為 （ ） 式中： —— 極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，空氣介質(zhì) ； —— 真空介電常數(shù) ； —— 二平行極板覆蓋面積； lSC ?? 0??1??0? mF / 120 ????S下頁(yè) 上頁(yè) 返回 —— 極板間距離。 顯然，電容量 是 、 、 的函數(shù)。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，只改變其中一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。因此，電容式傳感器分為極距變化型，面積變化型，介質(zhì)變化型三類。 l l 極板 圖 4 . 1 平行板電容傳感器 C S ? l下頁(yè) 上頁(yè) 返回 QCV?什么是電容器？ 電容器由兩個(gè)用介質(zhì)（固體、液體或氣體）或真空隔開(kāi)的電導(dǎo)體構(gòu)成。 電容 導(dǎo)體上的電荷 導(dǎo)體之間的電壓差 ?在實(shí)際使用中，通常保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，而只變其中一個(gè)參數(shù)，把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化，通過(guò)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電量輸出。 ?電容式傳感器可分為三種： ? 變極板間距離的 變極距型 ? 改變極板面積的 變面積型 ? 改變介質(zhì)介電常數(shù)的 變介質(zhì)型 電容式接近開(kāi)關(guān) 電容式指紋傳感器 電容式變送器 差壓傳感器 認(rèn)識(shí)各種電容式傳感器 硅微電容式傳感器 測(cè)量管道液位高度 認(rèn)識(shí)各種電容式傳感器 (1)變極距型傳感器 (2)變面積型傳感器 (3)變介質(zhì)型傳感器 （ 1）極距變化型電容式傳感器 極距變化型電容式傳感器結(jié)構(gòu)原理如圖 。由式（ ）知，電容量 與極板間距 成雙曲線關(guān)系。極距變化 時(shí)，電容 變化量為 C l l?dll SdC 20????下頁(yè) 上頁(yè) 返回 當(dāng) 減小 時(shí) 電容 C 增加 ε C0 C ΔC d?dsdsC r ???? ??? 0d?ddd ??? 0CCC ??? 0???C?電容相對(duì)變化： 0000000011CsCCCCCC?????????????? ????????初始電容 : 00sC ????當(dāng) δ減小 Δδ時(shí)： 討論： ?靈敏度 K與極板間距 δ平方成反比，極距愈小，靈敏度愈高。 ?電容量 C與極距 δ呈非線性關(guān)系，減小初始極距將引起非線性誤差，只適合于微位移的測(cè)量。 ?初始極距過(guò)小容易引起電容器擊穿或短路。為此 , 極板間可采用高介電常數(shù)的材料（云母、塑料膜等）作介質(zhì)。 ?為提高靈敏度和改善非線性 ， 一般采用 差動(dòng)結(jié)構(gòu) 。 2d c S ckd?? ? ??? ? ? ? ?傳感器靈敏度 : 傳感器靈敏度：
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1