【正文】 167。 0.( ) .b a x bC C x??????? ? ? ?0bC C C x??? ? ? ? ? ? ?靈敏度： （主要用來(lái)測(cè)直線位移、角位移和尺寸等參數(shù)） 0()gCCbkxa???? ? ? ??哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 平板結(jié)構(gòu)對(duì)極距變化特別敏感，測(cè)量精度受到影響。 如果保持其中的兩個(gè)參數(shù)不變 ， 而僅改變另一個(gè)參數(shù) ， 就可把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化 。 41 電容式傳感器的工作原理 工作原理：將被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電容量的變化實(shí)現(xiàn)測(cè)量 實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于具有可變參數(shù)的電容器 應(yīng)用范圍 :位移、壓力、加速度、液位、成份含量等測(cè)量 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 兩平行極板組成的電容器 ,當(dāng)忽略邊緣效應(yīng)時(shí)，它的電容量為 : + + + δ S ? 當(dāng)被測(cè)量 δ、 S或 ε發(fā)生變化時(shí) ， 都會(huì)引起電容的變化 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 二、變面積型電容傳感器 b a δ Δx 平面線位移型： 設(shè)兩矩形極板間覆蓋面積為 S，當(dāng)動(dòng)極板移動(dòng) △ X，則面積 S發(fā)生變化，電容量也改變。 hx－液面高度（ m 可見，輸出電容 C與液面高度 x 成線性關(guān)系。 90176。 UEC1C2ABR2R1RLUo+第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 R2RL+R1+I2C1C2UE當(dāng)傳感器沒有輸入時(shí)， C1=C2。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 三、差動(dòng)脈沖寬度調(diào)制電路 差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路利用 對(duì)傳感器電容的充放電 使電路輸出脈沖的寬度隨傳感器電容量變化而變化。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) LCf ?21?第四章 電容式傳感器 五、調(diào)頻電路 調(diào)頻測(cè)量電路把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分 , 當(dāng)輸入量導(dǎo)致電容量發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化。 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好： 可動(dòng)部分可以做的很輕，很薄，固有頻率能做的很高。 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 一、溫度對(duì)電容式傳感器的影響 ? 環(huán)境溫度的改變將引起電容式變換器各零件幾何尺寸的改變，從而導(dǎo)致電容極板間隙或面積發(fā)生改變， 產(chǎn)生附加電容變化 。溫度對(duì)介電常數(shù)的影響隨介質(zhì)不同而異。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 均勻電場(chǎng) 等位環(huán) 電極 電極 邊緣電場(chǎng) 邊緣電場(chǎng) 原理： 等位環(huán)安放在上面電極外，且與上電極絕緣組等電位，這樣就能使上電極的邊緣電力線平直，兩極間電場(chǎng)基本均勻。 44 電容式傳感器的應(yīng)用 第四章 電容式傳感器 量程 精度 分辨力 變極距型 ~幾百微米 ?m ?m 變面積型 零點(diǎn)幾 ~幾百毫米 優(yōu)于% ~?m 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 一、電容式位移傳感器 第四章 電容式傳感器 檢測(cè)桿 活動(dòng)電極 固定電極 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 彈簧片 定極板 2 質(zhì)量塊 （ 動(dòng)極板 ） 定極板 1 絕緣體 a C1 C2 二、電容式加速度傳感器 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 差動(dòng)型 凹玻璃圓片 彈性膜片 (動(dòng)電極 ) 固定電極 P P 彈性膜片 (動(dòng)電極 ) 固定電極 單只變間隙型 三、電容式壓力傳感器 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 當(dāng) PH=PL時(shí)，中心膜片處于平直狀態(tài)，膜片兩側(cè)電容均為 C0； 當(dāng) PHPL時(shí)，中心膜片上凸，上部電容為 CL，下部電容為 CH。 第四章 電容式傳感器 五、電容式液位計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)的單電極電容液位計(jì) 絕緣套 :聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷 內(nèi)電極 絕緣套 第四章 電容式傳感器 導(dǎo)電液體和容器壁構(gòu)成電容器的外電極 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 非導(dǎo)電介質(zhì)的同軸雙層電極電容式液位計(jì) 內(nèi)電極 外電極 絕緣套 流通孔 第四章 電容式傳感器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 六、硅微加工加速度傳感器 圖示加速度傳感器以微細(xì)加工技術(shù)為基礎(chǔ)，既能測(cè)量交變加速度（振動(dòng)），也可測(cè)量慣性力或重力加速度。 45 容柵式傳感器 定柵 動(dòng)?xùn)艑?duì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 閉環(huán)調(diào)幅式測(cè)量原理 第四章 電容式傳感器 A、 B: 動(dòng)尺上兩組電極片 P :定尺上一片電極片 0BAmABCCUUCC???哈爾濱工業(yè)大學(xué) 結(jié)構(gòu)形式 反射式 第四章 電容式傳感器 結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，使用方便， 移動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)軌的誤差對(duì)測(cè)量精度影響較大 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 第四章 電容式傳感器 測(cè)量調(diào)整方便、安裝誤差和運(yùn)行誤差的影響大為降低，但其制造安裝困難。深度測(cè)桿，報(bào)警功能 第四章 電容式傳感器