[工學]第五章電容式傳感器-資料下載頁
2025-02-17 07:13本頁面
【正文】 6— 頂層多晶硅（上電極） 電容式加速度傳感器目前多采用 微細加工技術制造 ，既能測量交變加速度（振動），也可測量慣性力或重力加速度。工作電壓 ～ ，加速度測量范圍為數(shù)個 g，靈敏度可達 。這種 傳感器和信號調理電路集成在一起，組成加速度檢測模塊 ?？奢敵雠c加速度成正比的電壓，也可輸出占空比正比于加速度的 PWM 脈沖。 它由三個多晶硅層組成差動電容，第一層和第三層是不動的，第二層是懸臂梁，它在加速度作用下是可運動的。 加速度傳感器在汽車中的應用 加速度傳感器安裝在轎車上，可以作為碰撞傳感器。當測得的負加速度值超過設定值時， 微處理器 據(jù)此判斷發(fā)生了碰 撞，于是就啟動轎車前部的折疊式安全氣囊迅速充氣而膨脹，托住駕駛員及前排乘員的胸部和頭部。 裝有傳感器的假人 氣囊 汽車氣囊的保護作用 使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣 。 利用加速度傳感器實現(xiàn) 延時起爆的鉆地炸彈 傳感器安裝位置 在彈性鋼板內(nèi)平行圓孔間設置平行板電容器，當鋼板受壓力變形時，平板電容傳感器兩極板間距改變，從而電容量改變。 主要用于重負載。 四、電容式荷重傳感器 五、電容測厚儀 （ 電容傳感器在板材軋制裝置中的應用 ） 電容式測厚儀的關鍵部件之一就是電容測厚傳感器。在板材軋制過程中由它監(jiān)測金屬板材的厚度變化情況，該厚度量的變化現(xiàn)階段常采用 獨立雙電容 測厚傳感器來檢測。它能克服兩電容并聯(lián)或串聯(lián)式傳感器的缺點。應用獨立雙電容傳感器，通過對被測板材在 同一位置 、 同一時刻實時取樣能使其測量精度大大提高。獨立雙電容測厚傳感器一般分為運算型電容傳感器和頻率變換型電容傳感器兩種。前者對 ~ 厚度的薄鋼板進行測量，其測量誤差小于 20?m ；后者其測量誤差小于 ?m。 在被測帶材的上、下兩側各置一塊面積相等、與帶材距離相等的極板，極板與帶材就構成了兩個電容器 C1和 C2。把兩塊極板用導線連成一個電極，帶材就是電容的另一個電極，總電容 Cx＝ C1＋ C2。在軋鋼中帶材厚度變化時，將引起電容量發(fā)生變化，從而實現(xiàn)帶材厚度的在線檢測。 測定電極安裝在罐的頂部 ， 這樣在罐壁和測定電極之間就形成了一個電容器 。 當罐內(nèi)放入被測物料時 ， 由于 被測物料介電常數(shù) 的影響 ， 傳感器的電容量將發(fā)生變化 ，電容量變化的大小與 被測物料在罐內(nèi)高度有關 ，且成比例變化 。 檢測出這種電容量的變化就可測定物料在罐內(nèi)的高度 。 六、電容式料位傳感器 聚四氟乙烯外套 物料可以是液體，也可以是固體。 若物料導電的話，罐壁和測定電極要做絕緣處理。右圖的棒狀電極（金屬管）外面包裹聚四氟乙烯套管。 傳感器的靜電電容 hdDkC sln)( 0?? ??式中： k —— ?s —— ?0 —— 空氣的相對介電常數(shù)； D —— 儲罐的內(nèi)徑； d —— h —— 被測物料的高度 。 假定罐內(nèi)沒有物料時的傳感器靜電電容為 C0， 放入物料后傳感器靜電電容為 C1， 則兩者電容差為 ?C=C1 C0 兩介電常數(shù)差別越大 ， 極徑 D與 d相差愈小 ， 傳感器靈敏度就愈高 。 液位測量也可用同軸內(nèi)外金屬管式液位計 動畫演示 七、濕敏電容 利用具有很大吸濕性的絕緣材料作為電容傳感器的介質，在其兩側面鍍上多孔性電極。當相對濕度增大時，吸濕性介質吸收空氣中的水蒸氣，使兩塊電極之間的介質相對介電常數(shù)大為增加（水的相對介電常數(shù)為 80），所以電容量增大。 目前成品濕敏電容主要使用兩種吸濕性介質：多孔性氧化鋁、高分子薄膜。 動畫演示 高分子薄膜式濕敏元件（ 變介電常數(shù)型電容傳感器 ）應用的是平板電容器原理，在絕緣基片上依次形成下電極、感濕膜、上電極。感濕膜是聚酰亞胺高分子聚合物，它吸收環(huán)境中的水分（也可釋放），使其介電常數(shù)發(fā)生變化，從而引起電容量變化，達到測濕目的。 當環(huán)境中的水分子沿著上電極的毛細微孔進入感濕膜而被吸附時，感濕膜的介電常數(shù) 隨著其吸水量增加而增大 （水的相對介電常數(shù)為 80），引起電容器電容值也增大，而吸水量多少又取決于濕度的大小，這樣就可確定在一定溫度下電容值與氣體中相對濕度的函數(shù)關系。 濕敏元件的電容值與相對濕度之間具有正比關系。 固定頻率方波脈沖電路產(chǎn)生定周期脈沖 ， 觸發(fā)后續(xù)脈沖寬度調制電路 ， 使脈寬 Tx 正比于濕度電容 Cx， 然后將輸出信號進行濾波后 ， 取出直流信號 ， 再經(jīng)放大電路 、 調零電路和溫度補償電路 ， 最后輸出一個與相對濕度相對應的標準電壓信號 。 本濕度計由固定頻率方波脈沖發(fā)生器、脈寬調制電路、濾波、放大電路等組成。
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