bp40第四章24電感電容壓電傳感器lpj(編輯修改稿)
2025-05-28 22:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 原理及應(yīng)用 22 角位移型 + + + 2222 rrA ???? ??覆蓋面積 (422) + + + r θ 所以 ， 電容量 ???22rC ?靈敏度 ??? 22rddCK ??=常數(shù) (423) (424) 第四章 常用傳感器原理及應(yīng)用 23 面積變化型線性度好 ， 但靈敏度低 ， 故適用于較大位移的測(cè)量 。 柱面線位移型 . )/l n (2)/l n (2dDxrRxC ???? ??電容量 靈敏度 =常數(shù) )/l n (2rRdxdCK ????第四章 常用傳感器原理及應(yīng)用 24 3. 介電常數(shù)變化型 這種類型的傳感器可用來測(cè)量液體的液位和材料的厚度等 。 第四章 常用傳感器原理及應(yīng)用 25 兩圓筒間為空氣介質(zhì)的電容為： )ln (2 1rRLC ???空氣的介電常數(shù) 電極長度 內(nèi)電極外半徑 外電極內(nèi)半徑 如果電極的一部分被非導(dǎo)電性液體所浸沒時(shí) ， 則會(huì)有電容量的增量 △ C產(chǎn)生 )l n ()(2 12rRlC ??? ???液體的介電常數(shù) 液體浸沒長度 lC ?? 圖 410液位測(cè)量示意圖 真空的介電常數(shù) ?0= 1012 F/m 介電常數(shù) ?2 =?r2 ?0 (425) (426) 第四章 常用傳感器原理及應(yīng)用 26 如果 被測(cè)介質(zhì)為導(dǎo)電性液體 ， 內(nèi)電極要用絕緣物 （ 如聚乙烯 ） 覆蓋作為中間介質(zhì) ， 而液體和外圓筒一起作為外電極 。 此時(shí)兩極間的電容量為： )ln (2 3rRlC ???中間介質(zhì)的介電常數(shù) 絕緣覆蓋層外半徑 液體浸沒長度，即電極長度 ★ 電容傳感器的轉(zhuǎn)換電路主要有： 電橋型電路 ， 諧振電路 ，調(diào)頻電路 ， 運(yùn)算放大器電路 等 。 ★ 電容傳感器的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 靈敏度高 、 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等 ★ 影響測(cè)量精度的主要因素：電路寄生電容 、 電纜電容和溫度 、 濕度等外界干擾 。 以往減小這些干擾的措施成本很高 ， 但隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展和工藝的進(jìn)步 ， 已使上述因素的影響大為減小 ， 為 電容傳感器的應(yīng)用開辟了廣闊的前景 。 第四章 常用傳感器原理及應(yīng)用 27 產(chǎn)品 . 電容式液位傳感器（液位計(jì) /料位計(jì)） 第四章 常用傳感器原理及應(yīng)用 28 電容式接近開關(guān) 振蕩電路 被測(cè)物體 感應(yīng)電極 被測(cè)電容 測(cè)量頭構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，另一個(gè)極板是物體本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化 .接近開關(guān)的檢測(cè)物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。 第四章 常用傳感器原理及應(yīng)用 29 第四章 常用傳感器原理及應(yīng)用 30 第四節(jié) 壓電式傳感器 一 、 壓電效應(yīng) 某些材料 （ 如石英 ） ， 當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí) ， 不僅產(chǎn)生機(jī)械變形 ， 而且內(nèi)部會(huì)被極化 ， 表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時(shí) ， 又重新回到原來的狀態(tài) ， 這種現(xiàn)象稱為 壓電效應(yīng) 。 相反 ， 在這些材料的某些方向上施加電場(chǎng) ， 它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形 ， 當(dāng)去掉外加電場(chǎng)后 ， 變形隨之消失 ， 這種現(xiàn)象稱為 逆壓電效應(yīng) 或 電致伸縮效應(yīng) 。 二 、 壓電材料及其特性 常用的壓電材料大致有三類： 壓電單晶 、 壓電陶瓷和 新型壓電材料 。
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