【正文】 例常數(shù) 。 圖44 電容液位傳感器圖45 電容料位傳感器示意圖 dDhkcsln)(0??? εs——被測物料的相對介電常數(shù) 。  εo——空氣的相對介電常數(shù)。 D——儲罐的內(nèi)徑 。  d——測定電極的直徑。  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 Co, 放入物料后傳感器靜電電容為 C1, 則兩者電容差為 ΔC = C1 Co 由式上可見, 兩種介質常數(shù)差別越大, 極徑 D 與 d 相差愈小, 傳感器靈敏度就愈高。 電容式荷重傳感器 電容式荷重傳感器是利用彈性敏感元件的變形，造成電容隨外加重量的變化而變化。 圖 46 為一種電容式荷重傳感器結構示意圖。這種傳感器的主要優(yōu)點是測量誤差小，受接觸面的影響小，測量電路置于孔內(nèi)，因而無感應現(xiàn)象，工作可靠，溫度漂移可補償?shù)胶苄〉某潭取? 結構原理:在一塊彈性極限高的鎳鉻鉬鋼料的同一高度上打上一排圓孔，在孔的內(nèi)壁用特殊的粘接劑固定兩個截面為 T 形的絕緣體，并保持其平行又留有一定間隙，在 T 形絕緣體平面粘貼銅箔，從而形成一排平行的平板電容。當鋼塊上端面承受重量時，將使圓孔變形，每個孔中的電容極板的間隙隨之變小，其電容相應圖46 電容荷重傳感器地增大。由于在電路上各電容是并聯(lián)的，因而輸出所反映的結果是平均作用力的變化。 電容式測厚儀 電容式測厚儀是用來測量金屬帶材在軋制過程中的厚度的。它的變換器就是電容式厚度傳感器，其工作原理如圖 47 所示。在被測帶材的上下兩邊各置一塊面積相等，與帶材距離相同的極板，這樣極板帶材就形成兩個電容器（帶材也作為一個極板）。把兩塊極板用導線連接起來，就成為一個極板，而帶材則是電容器的另一個極板，其總電容: C=C1+C2。金屬帶材在軋制過程中不斷向前送進，如果帶材厚度發(fā)生變化，將引起它與上下兩個極板間距變化，即引起電容量的變化，如果總電容量 C 作為交流電橋的一個臂，電容的變化△C 引起電橋不平衡輸出，經(jīng)過放大、檢波、再放大，最后在儀表上顯示出帶材的厚度。這種厚度儀的優(yōu)點是帶材的振動不影響測量精度。 圖47 電容測厚儀第五章 電容式傳感器技術向智能化方向發(fā)展隨著微處理器技術的不斷進步，電容式傳感器技術正在向智能化方向發(fā)展，所謂智能化就是將傳感器獲取信息的功能與專用的微處理器的信息分析、處理等功能緊密結合在一起。 　　傳感器作為太陽能熱水器電子控制系統(tǒng)中的感覺器官，承載系統(tǒng)的信息源，采集來自儲水箱里的水溫、水量等信息，在太陽能熱水器的多功化和智能化方面具有舉足輕重的地位。 　 然而，傳感技術在太陽能熱水器的應用中由于受到惡劣使用環(huán)境的影響，一直很難保證長期可靠地運行，一批批專業(yè)人士雖然制作了多種形式的傳感器，但是都沒能從根本上解決品質問題，直到現(xiàn)在就連一年以上的使用壽命都還很難保障傳感技術和智能控制技術的落后，已成為影響行業(yè)發(fā)展的最大瓶頸。對此我們認為，只有找準問題的癥結所在，科學分析，逐一梳理，做到有的放矢，選擇合適的傳感技術，才能達到事半功倍的效果，制造出符合設計要求的理想產(chǎn)品。采用電容傳感是解決傳感器技術難題的必由之路 。電容傳感技術投入應用已長達一個世紀，它具有結構簡單、動態(tài)響應快、易實現(xiàn)非接觸測量等突出的優(yōu)點，特別適用于酸類，堿類，氯化物，有機溶劑，液態(tài) CO2，氨水，PVC 粉料，灰料，油水界面等液體位測量。目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、糧食等行業(yè)中應用廣泛。 電容式水位傳感器是依據(jù)電容原理而制作，以耐高溫耐腐蝕的聚四氟乙烯絕緣導線作為感應體，水作為電容的介質淹沒感應導線越高，產(chǎn)生的電容量就越大，且能隨著水位升降呈線性變化，控制系統(tǒng)通過檢測電容量的大小變化來計取太陽能熱水器儲水箱里的水位，具有結構合理、動態(tài)范圍大、分辨率高(水位顯示可分成 100 檔甚至是 1000 檔)，無密封防水要求、不受水質水垢影響、無使用壽命周期等優(yōu)點。但是，電容式傳感器在太陽能熱水器的實際應用中，由于太陽能熱水器儲水箱的內(nèi)膽直徑通常只有 30—36 公分，可獲取的電容變化量往往僅有幾十個或100 來個皮法的大小，屬于微弱電容的檢測，若想有較高的顯控精度，其測量值的準確性與穩(wěn)定性顯得優(yōu)為重要。然而，電容式傳感器恰恰在這方面存在嚴重缺陷：它的工作原理是需要根據(jù)被測量程對零水位點和滿水位點的電容量進行預先設定，但在使用過程中隨著溫度、濕度、以及元器件的性能等因素的變化會產(chǎn)生寄生電容，而且是隨機性的,其寄生電容甚至可以超過被測電容的變化量當發(fā)生此種現(xiàn)象后，盡管被測電容的變化量與水位變化的對應關系不會改變，可是由于預定的測量常數(shù)與實際電容量已不一致，控制系統(tǒng)所計取的水位與實際水位會有很大的誤差，從而頻頻發(fā)生誤控或失控事故，導致電容式傳感器在太陽能熱水器上沒有實際使用價值，這也是電容式傳感器遲遲未能大批量上市的主要原因。隨著微處理器技術的不斷進步，電容式傳感器技術正在向智能化方向發(fā)展，所謂智能化就是將傳感器獲取信息的功能與專用的微處理器的信息分析、處理等功能緊密結合在一起。由于微處理器具有計算與邏輯判斷功能，故可以方便地對傳感器所采集的數(shù)據(jù)進行存儲記憶、比較分析、并能夠對實際水位的電容量變化進行實時監(jiān)控、自動校正從而有效地解決了以往受寄生電容影響、導致電容式傳感器準確性、穩(wěn)定性、及可靠性差的技術難題，使電容式傳感器所具有的分辨率高、調控能力強、不受水質水垢影響、無使用壽命周期等優(yōu)點能在太陽能熱水器的應用上得到充分體現(xiàn)，并可因此而賦予控制系統(tǒng)強大的功能，確保太陽能熱水器在水量控制、水溫顯示、上水、輔助電加熱等方面無限接近理想的智能模式，真正開啟太陽能熱水器家電化時代。 小 結1．電容式傳感器是把被測量轉換為電容量變化的一種傳感器，其工作原理可用平板電容器表達式說明。根據(jù)這個原理，可將電容式傳感器分為變間隙式、變面積式和變介電常數(shù)式三種。2．當忽略邊緣效應時，變面積式和變介電常數(shù)式電容傳感器具有線性的輸出特性，變間隙式電容傳感器的輸出特性是非線性的，為此可采用差動結構以減小非線性?！　?．電容式傳感器的輸出電容值非常小，所以需要借助測量電路將其轉換為相應的電壓、電流或頻率等信號。常用的測量電路有運算放大器式電路、電橋電路、調頻電路、諧振電路以及脈沖寬度調制電路等。4．電子技術的發(fā)展解決了電容式傳感器存在的一些技術問題，從而為其應用開辟了廣闊的前景。它不但廣泛地用于精確測量位移、厚度、角度、振動等機械量，還可進行力、壓力、差壓、流量、成分、液位等參數(shù)的測量。 參考文獻，凌振寶，傳感器原理及應用，吉林大學，2022 .，傳感器技術及應用，北京：北京航空航天大學出版社，20228.，傳感器技術手冊，北京：國防工業(yè)出版社，1986.，俞樸，傳感器技術[M],南京：東南大學出版社， 1990，檢測儀器電子電路，西安：西北工業(yè)大學出版社,1996，傳感器接口與檢測儀器電路，北京：北京航空航天大學出版社，1996，徐巧魚，張海貴等，傳感器工作原理及應用實例，北京：人民郵電出版社，1998，自動檢測與轉換技術，北京：機械工業(yè)出版社，2022，傳感器（第三版），北京：機械工業(yè)出版社，2022，黃泓，傳感器與檢測技術，北京：高等教育出版社，2022，非電量測量技術基礎，北京：北京航空航天大學出版社，2022，光電檢測技術，北京：中國計量出版社，2022，傳感器與應用電路設計[M],北京：科學出版社， 2022，自動檢測技術[M]，西安：西安電子科技大學出版社， 2022，傳感器原理與應用[M]，北京：中央廣播電視大學出版社， 1991，傳感器與變送器[M]，北京：清華大學出版社， 1996致 謝在本文的研究和寫作之中，我得到了 的細心指導，他為本文的研究提出了許多中肯的建議，并為本文進行了最后的審定，在此，我深深地向他表示最真摯的謝意! 在論文寫作期間，遲老師給予了我很多的關心和幫助，尤其是他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，忘我的工作精神都給我留下了深刻的印象，都將成為我以后工作中的楷模。同時，我還要向我同學： 所給予的建議和幫助表示衷心的謝意，對所有在整個論文寫作期間給予我?guī)椭耐瑢W表示謝意!最后特別感謝我的父母和親人，感謝他們對我學業(yè)不遺余力的理解、支持和鼓勵，他們始終是我前進的力量所在。他們無微不至的關懷是我最大的財富。感謝親戚和朋友對我的關心和一貫支持。再次向老師、同學、父母、親人以及所有為我的成長付出的人們表示感謝