【正文】 d2= d0；則： 120112ddUUdd???010dUUd??武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 1．電容式接近開關 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 齊平式 非齊平式 電容式接近開關外形 非齊平式 接近開關的安裝 非齊平式安裝時 ， 傳感器高于安裝支架 ， 易損壞 。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 電容式接近開關在液位測量控制中的使用 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 電容式接近開關在物位測量控制中的使用演示 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 圖示為電容開關在工程中的一個應用 。 要求對某個工件進行加工 ， 工件用夾具固定在移動工作臺上 ， 工作臺由一個主電機拖動 ， 作來回往復運動 ， 刀具作旋轉運動 。 現(xiàn)用兩個電容開關來決定工作臺何時換向 。 當 “ A”號傳感器有輸出信號時 ， 使主電機停止反轉 ， 同時 ， 接通其正轉電路 ， 從而使工作臺向右運動；當 “ B” 號傳感器有輸出信號時 ， 使主電機停止正轉 ， 同時 ， 接通其反轉電路 ， 從而使工作臺向左運動 。 這樣 ， 就實現(xiàn)了工作臺的行程限位 。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 當油箱中注滿油時 ， 液位上升 ， 指針停留在轉角為 ?m處 。 當油箱中的油位降低時 ， 電容傳感器的電容量 Cx減小 ， 電橋失去平衡 ，伺服電動機反轉 ， 指針逆時針偏轉 （ 示值減小 ） ， 同時帶動 RP的滑動臂移動 。 當 RP阻值達到一定值時 ， 電橋又達到新的平衡狀態(tài) ，伺服電動機停轉 ， 指針停留在新的位置 （ ? x 處 ） 。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 電容式液位計 棒狀電極（金屬管）外面包裹聚四氟乙烯套管，當被測液體的液面上升時，引起棒狀電極與導電液體之間的電容變大。 聚四氟乙烯外套 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 高壓側進氣口 低壓側進氣口 電子線路位置 內部不銹鋼膜片的位置 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 電容式差壓變送器內部結構 1—高壓側進氣口 2—低壓側進氣口 3—過濾片 4—空腔 5—柔性不銹鋼波紋隔離膜片 6—導壓硅油 7— 凹形玻璃圓片 8—鍍金凹形電極 9—彈性平膜片 10—? 腔 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 各種電容式差壓變送器外形 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 設齒數(shù)為 Z，由計數(shù)器得到的頻率為 f，則轉速 n（ r/min）為 : 6 0 /n f Z? 電容式位移傳感器在測振幅和測軸回轉精度和軸心偏擺的應用。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 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。 濕敏電容 外形 吸水高分子薄膜 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 濕敏電容模塊及傳感器外形 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 多孔性氧化鋁濕敏電容傳感器外形 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 容柵傳感器是在變面積型電容傳感器的基礎上發(fā)展起來的一種新型傳感器 。 它的電極不止一對 ， 電極排列呈梳狀 ， 故稱為容柵傳感器 。 同組中有多個電極或多個電極并聯(lián) ， 極大地提高了靈敏度 。 容柵傳感器可實現(xiàn)直線位移和角位移的測量 ， 根據(jù)結構形式 ，容柵傳感器可分為長容柵 、 片狀圓容柵 、 柱狀圓容柵三類 。 （長容柵） 長容柵結構原理圖 m a xabCn ???式中 ， n—— 動尺柵極片數(shù)； a，b—— 柵極片長度和寬度 。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 容柵傳感器的最小電容量理論上為零 ， 實際上為固定電容C0， 為容柵固有電容 。 當動尺沿 x方向平行于定尺不斷移動時 ，每對電容的相對遮蓋長度 a將由大到小 ， 由小到大地周期性變化 ， 電容量值也隨之相應周期變化 ， 如圖所示 ， 經(jīng)電路處理后 ，則可測得線位移值 。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 （片狀圓容柵） 最大電容為： ? ?2221m a x 2rrCn ?????式中 r1， r2 ——圓盤上柵極片內半徑和外半徑； α —— 每條柵極片對應的圓心角。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 （柱狀圓容柵） 筒形容柵傳感器由兩個套在一起的同軸圓筒組成 ， 電極鍍在圓筒上 ， 可實現(xiàn)長度的測量 。 柱狀圓容柵的結構原理圖如圖所示 。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 隨著微機械加工技術 (MEMS)的迅猛發(fā)展 ， 各種基于 MEMS技術的傳感器也應運而生 ， 由于國防和尖端技術需要 ， 微加速度傳感器近年來發(fā)展迅速 。 在各種微加速度傳感器中 ， 微電容式加速度傳感器具有結構簡單 、 靈敏度高 、 動態(tài)特性好 、 抗過載能力強 ， 體積小 、 重量輕 、 易于與測試 、 控制電路集成 、 有利于大規(guī)模批量生產(chǎn)等優(yōu)點 ，其研究和應用受到越來越廣泛的關注 。 硅微加工加速度傳感器 圖示加速度傳感器以微細加工技術為基礎，既能測量交變加速度（振動），也可測量慣性力或重力加速度。其工作電壓為 ～，加速度測量范圍為數(shù)個 g，可輸出與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。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 微加工三軸加速度傳感器 技術指標： 靈敏度： 500mV/g ， 量程：10g， 頻率范圍：，安裝諧振點 :8kHz ， 分辨力： ， 重量： 200g ， 安裝螺紋： M5 mm ， 線性誤差： ≤ 1% 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 硅微加工加速度傳感器原理 1—加速度測試單元； 2—信號處理電路； 3—襯底 ； 4—底層多晶硅（下電極）； 5—多晶硅懸臂梁； 6—頂層多晶硅（上電極） 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 利用微電子加工技術，可以將一塊多晶硅加工成多層結 構。在硅襯底上，制造出三個多晶硅電極，組成差動電容 CC2。圖中的底層多晶硅和頂層多晶硅固定不動。中間層多晶硅是一個可以上下微動的振動片。其左端固定在襯底上，所以相當于懸臂梁。 當它感受到上下振動時， C C2呈差動變化。與加速度測試單元封裝在同一殼體中的信號處理電路將 Δ C 轉換成直流輸出電壓。它的激勵源也做在同一殼體內，所以集成度很高。由于硅的彈性滯后很小，且懸臂梁的質量很輕，所以頻率響應可達 1kHz以上，允許加速度范圍可達 10g 以上。 如果在殼體內的三個相互垂直方向安裝三個加速度傳感器，就可以測量三維方向的振動或加速度。 武漢理工大學機電工程學院 第 4章 電容式傳感器 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