非電量測(cè)量-講義02-電容式

電容式傳感器VRCL+-IQ+-+-Ψ1I1M21+-Ψ2I2V2工作原理電容器由兩個(gè)電極及電極間的介電物質(zhì)組成。如圖，兩平行極板組成的電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為δSε傳感器類型由該公式知，電容有三個(gè)影響因素，兩個(gè)結(jié)構(gòu)因素，一個(gè)物性因素，可以設(shè)計(jì)三類變面積型變極距型變介電常數(shù)型傳感器基本結(jié)構(gòu)變面積型電容式的實(shí)現(xiàn)Ｃ被測(cè)物體定極動(dòng)極動(dòng)極位移方向傳感器基本結(jié)構(gòu)變面積型電容式的實(shí)現(xiàn)Ｃ被測(cè)物體定極動(dòng)極動(dòng)極位移方向傳感器基本結(jié)構(gòu)變介電常數(shù)型電容式的實(shí)現(xiàn)Ｃ兩電極都是定極Ｃ介電常數(shù)與濕度有關(guān)→測(cè)濕度介電常數(shù)與溫度有關(guān)→測(cè)濕度介電常數(shù)與壓力有關(guān)→測(cè)壓力介電常數(shù)與光通量有關(guān)→測(cè)光通量．．．．．傳感器基本結(jié)構(gòu)特別的介質(zhì)型電容式Ｃ介質(zhì)位移型Ｃ介質(zhì)厚度型除了變介質(zhì)常數(shù)型外特別結(jié)構(gòu)的電容式傳感器圓柱形電容器

——變面積型Ｃ動(dòng)極位移方向似乎無(wú)法設(shè)計(jì)成變極距型電容不夠大→把兩個(gè)電極與中間的介電物質(zhì)卷成螺旋形式螺旋型電容器

——變面積型似乎也無(wú)法設(shè)計(jì)成變極距型特別結(jié)構(gòu)的電容式傳感器——差動(dòng)式平板式變極距型更高靈敏度定極定極動(dòng)極（共用）C1C2平板式變面積型定極定極動(dòng)極（共用）C1C2完成阻抗式傳感器設(shè)計(jì)的最后工作：dC→Ｖ測(cè)量電路之一：交流電橋←→電容電阻混合電橋純電容電橋關(guān)于交流電橋，多說(shuō)兩句1.電路中為交流電時(shí)，電壓Ｖ、電流Ｉ、電荷Ｑ等均為交變信號(hào)，用幅值與相位的復(fù)數(shù)表示；2.電壓Ｖ與電流Ｉ之比為阻抗Ｚ，也是復(fù)數(shù)，其是電阻Ｒ，其實(shí)部是電抗Ｘ；3.阻抗的相位角反應(yīng)電阻與電抗的成分：等于0，是純電阻；等于π/2，是純電感，等于-π/2，是純電容。4.阻抗的實(shí)部（電阻R）反應(yīng)的是能量的損耗，虛部（電抗X）是能量的存儲(chǔ)（電場(chǎng)能或磁場(chǎng)能），X/R稱為品質(zhì)因子，記為Q，是衡量電抗純度的指標(biāo)，等于阻抗相位角的余切。Q的倒數(shù)稱為損耗因子，記為D，等于阻抗相位角的正切。電感器常用Q，電容器常用D。關(guān)于交流電橋，…5.交流電橋中四個(gè)橋臂阻抗元件的阻抗的平衡條件是Z!Z2Z3Z4或注：電感的阻抗電容的阻抗電壓比電流超前π/2電壓比電流滯后π/2完成阻抗式傳感器設(shè)計(jì)的最后工作：dC→df測(cè)量電路之二：調(diào)頻電路將電容傳感器接入高頻振蕩器的LC諧振回路中，作為回路的一部分。當(dāng)被測(cè)量變化使傳感器電容改變時(shí)，振蕩器的振蕩頻率隨之改變，即振蕩器頻率受傳感器電容所調(diào)制。其電路組成原理框圖如下所示。振蕩器的輸出頻率f為輸入輸出相對(duì)變化值之間關(guān)系C電容式傳感器的應(yīng)用1.位移傳感器（略，電容式傳感器的基本應(yīng)用就是測(cè)位移）2.角位移傳感器變面積型還是變極距型？能否設(shè)計(jì)變極距型角位移傳感器？電容式傳感器的應(yīng)用3.角速度（轉(zhuǎn)速）傳感器電容式傳感器的應(yīng)用4.加速度（轉(zhuǎn)速）傳感器被測(cè)物體加速度a彈性件質(zhì)量塊動(dòng)極定極電容式傳感器的應(yīng)用5.振動(dòng)傳感器（類加速度傳感器）被測(cè)物體振動(dòng)頻率與幅度彈性件質(zhì)量塊動(dòng)極定極電容式傳感器的應(yīng)用6.力傳感器F彈性件動(dòng)極定極（重量傳感器，符號(hào)”F“換成”G“）電容式傳感器的應(yīng)用6.壓力傳感器P彈性件動(dòng)極定極測(cè)流體（氣、液體）壓強(qiáng)電容式傳感器的應(yīng)用7.差壓傳感器P1（兼彈性件）動(dòng)極定極1定極2P2電容式傳感器的應(yīng)用8.電容式麥克風(fēng)與耳機(jī)電容式傳感器的應(yīng)用8.電容式液位計(jì)如果是導(dǎo)電的液體（如電解液），插入一根表面覆蓋絕緣層的電極棒，測(cè)量導(dǎo)電液體與電極棒之間的電容→液位；如果是不導(dǎo)電的液體（有機(jī)溶劑），容器為金屬器，電極棒無(wú)需絕緣表層，測(cè)量容器與電擊棒之間的電容→液位。電容式傳感器的應(yīng)用9.電容式溫度計(jì)？雙金屬片動(dòng)極定極變面積型電容式溫度傳感器電容式傳感器特點(diǎn)及應(yīng)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，分辨率高，能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于位移、加速度、振動(dòng)、壓力、壓差、液位、等分含量等檢測(cè)領(lǐng)域。特別提一下它的高分辨率（一般電阻式傳感器難以企及）由于傳感器的帶電極板間的引力極小，需要輸入能量低，所以特別適合于用來(lái)解決輸入能量低的問(wèn)題，如測(cè)量極小的壓力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很靈敏，分辨力非常高，能感受0.001μm，甚至更小的位移。非電量電量轉(zhuǎn)化途徑及傳遞系數(shù)傳感器靈敏度1/d01/a0非電量位移電容相對(duì)變化量電壓放大后的輸出電壓Vi/4Vi/2Vi/1單臂電橋差動(dòng)半橋差動(dòng)全橋混合電橋放大電路d0a0習(xí)題及問(wèn)題電容傳感器的工作原理及類型。變極距型（面積型、介質(zhì)型）溫度（