第10講電容式壓力傳感器方案

第10講電容式壓力傳感器

CapacitivePressureSensors第10講電容式壓力傳感器

CapacitivePresC——電容量，單位：F法拉

——真空介電常數(shù)，8.85×10-12F/m

——極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)A——極板的有效面積（m2）

——兩平行極板間的距離（m）1、平板電容器§1電容式傳感器的原理和結(jié)構(gòu)C——電容量，單位：F法拉——真空介電常數(shù)，2、圓筒形電容器2、圓筒形電容器√√極板上移：1、基本特性二、變間隙型電容傳感器極板上移：1、基本特性二、變間隙型電容傳感器第10講電容式壓力傳感器方案討論：（1）略去高次項(xiàng)討論：（1）略去高次項(xiàng)（2）考慮二次項(xiàng)（2）考慮二次項(xiàng)2、有介電層的變間隙型電容傳感器2、有介電層的變間隙型電容傳感器動(dòng)極板上移：初始位置時(shí)，3、差動(dòng)式變間隙型電容傳感器動(dòng)極板上移：初始位置時(shí)，3、差動(dòng)式變間隙型電容傳感器第10講電容式壓力傳感器方案提高一倍減小略去高次項(xiàng)：提高一倍減小略去高次項(xiàng)：中間極移動(dòng)式變面積型差動(dòng)結(jié)構(gòu)變面積型板狀線位移變面積型角位移變面積型筒狀線位移變面積型結(jié)構(gòu)型式三、變面積型電容傳感器中間極移動(dòng)式變面積型差動(dòng)結(jié)構(gòu)變面積型板狀線位移變面積型角位移線性1、板狀線位移變面積型線性1、板狀線位移變面積型線性2、角位移變面積型線性2、角位移變面積型線性3、筒狀線位移變面積型線性3、筒狀線位移變面積型4、中間極移動(dòng)式變面積型4、中間極移動(dòng)式變面積型①扇形平板結(jié)構(gòu)5、差動(dòng)結(jié)構(gòu)變面積型①扇形平板結(jié)構(gòu)5、差動(dòng)結(jié)構(gòu)變面積型②柱面型結(jié)構(gòu)②柱面型結(jié)構(gòu)四、變介質(zhì)型電容傳感器四、變介質(zhì)型電容傳感器例1：薄膜測(cè)厚參考文獻(xiàn)：“高靜電場(chǎng)下的薄膜測(cè)厚技術(shù)”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年8期例1：薄膜測(cè)厚參考文獻(xiàn)：“高靜電場(chǎng)下的薄膜測(cè)厚技術(shù)”，《儀表線性例2：電容式液位傳感器線性例2：電容式液位傳感器1、“用MATLAB語(yǔ)言建立液位電容傳感器特性的數(shù)學(xué)模型”，《傳感器技術(shù)》，2001年6期參考文獻(xiàn)：2、“射頻電容式傳感器的研究與應(yīng)用”，《傳感器技術(shù)》，2001年2期1、“用MATLAB語(yǔ)言建立液位電容傳感器特性的數(shù)學(xué)參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)一個(gè)油料液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)液位高于H1時(shí)，鳴響震鈴且紅色LED亮，當(dāng)液位低于H2時(shí)，鳴響震鈴且黃色LED亮，當(dāng)液位處于H1和H2之間時(shí)，綠色LED亮。差動(dòng)變間隙型電容傳感器，初始電容，初始間隙，設(shè)動(dòng)極板相對(duì)于定極板位移了，計(jì)算其非線性誤差。若改為單極平板電容，初始值不變，非線性誤差有多大？如何改善單極式變間隙型電容傳感器的非線性？思考題?。?！設(shè)計(jì)一個(gè)油料液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)液位高于H1時(shí)，鳴響震鈴且紅電容式傳感器測(cè)量電路被測(cè)非電量U、I、f電容直放式外差式普通交流電橋耦合電感電橋變壓器電橋雙T二極管交流電橋交流電橋電路運(yùn)算放大器式電路調(diào)頻電路調(diào)幅電路調(diào)寬電路§2電容式傳感器的測(cè)量電路電容式傳感器測(cè)量電路被測(cè)非電量U、I、f電容直放式外差式普通振蕩回路固有電容引線分布電容傳感器電容一、調(diào)頻電路振蕩回路固有電容引線分布電容傳感器電容一、調(diào)頻電路1、直放式：1、直放式：被測(cè)信號(hào)調(diào)頻信號(hào)鑒頻信號(hào)調(diào)頻電路的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)特性穩(wěn)定高電平直流信號(hào)易于接口被測(cè)信號(hào)調(diào)頻信號(hào)鑒頻信號(hào)調(diào)頻電路的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)2、外差式2、外差式二、調(diào)幅電路1、交流電橋電路（1）普通交流電橋二、調(diào)幅電路1、交流電橋電路（1）普通交流電橋（2）緊耦合電感電橋（2）緊耦合電感電橋耦合系數(shù)耦合系數(shù)第10講電容式壓力傳感器方案電路諧振點(diǎn)：電路諧振點(diǎn)：第10講電容式壓力傳感器方案（3）變壓器電橋（3）變壓器電橋回路1回路2節(jié)點(diǎn)A回路1回路2節(jié)點(diǎn)A第10講電容式壓力傳感器方案差動(dòng)變間隙型電容傳感器：線性關(guān)系差動(dòng)變間隙型電容傳感器：線性關(guān)系（4）雙T二極管交流電橋（4）雙T二極管交流電橋第10講電容式壓力傳感器方案第10講電容式壓力傳感器方案第10講電容式壓力傳感器方案第10講電容式壓力傳感器方案2、運(yùn)算放大器式電路2、運(yùn)算放大器式電路變間隙型電容傳感器：線性關(guān)系“變氣隙式電容傳感器非線性補(bǔ)償新方法”，《傳感器世界》，2001年9期參考文獻(xiàn)：變間隙型電容傳感器：線性關(guān)系“變氣隙式電容傳感器非線性補(bǔ)償新跳變觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)跳變觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)三、脈沖寬度調(diào)制電路參考電壓跳變觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)跳變觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)三、脈沖寬度調(diào)制電路參考電壓第10講電容式壓力傳感器方案第10講電容式壓力傳感器方案變間隙型差動(dòng)電容傳感器：變面積型差動(dòng)電容傳感器：變間隙型差動(dòng)電容傳感器：變面積型差動(dòng)電容傳感器：一、等效電路C——傳感器電容L——電感RP——并聯(lián)損耗電阻RS——串聯(lián)損耗電阻CP——寄生電容高溫、高濕、高激勵(lì)§3電容式傳感器的應(yīng)用一、等效電路C——傳感器電容L——電感RP——并保護(hù)環(huán)減小極板厚度d極板間隙保護(hù)環(huán)1、邊緣效應(yīng)靈敏度降低、非線性增加二、應(yīng)用中存在問(wèn)題保護(hù)環(huán)減小極板厚度d極板間隙保護(hù)環(huán)1、邊緣效應(yīng)靈敏度降低、非2、寄生電容消滅寄生電容的影響，是傳感器實(shí)用化的關(guān)鍵。消滅寄生電容的方法：①驅(qū)動(dòng)電纜法等電位屏蔽法2、寄生電容消滅寄生電容的影響，是傳感器實(shí)用化的關(guān)鍵。消滅寄②整體屏蔽法③采用組合式與集成技術(shù)參考文獻(xiàn)：“雙面接觸式電容壓力傳感器的設(shè)計(jì)及制造工藝”，

《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年9期2、“基于參考電容的低成本智能電容傳感器系統(tǒng)”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年8期②整體屏蔽法③采用組合式與集成技術(shù)參考文獻(xiàn)：“雙面接觸式電容三、應(yīng)用舉例例3

電容測(cè)厚傳感器在板材軋制裝置中的應(yīng)用三、應(yīng)用舉例例3電容測(cè)厚傳感器在板材軋制裝置中的應(yīng)用“電容式板材在線測(cè)厚儀”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年4期參考文獻(xiàn)：“電容式板材在線測(cè)厚儀”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年4例4電容式稱重傳感器誤差平均效應(yīng)參考文獻(xiàn)：“電容式稱重傳感器”，《傳感器技術(shù)》，2001年6期例4電容式稱重傳感器誤差平均效應(yīng)參考文獻(xiàn)：“電容式稱重傳例5電容式壓力傳感器單只變間隙型例5電容式壓力傳感器單只變間隙型差動(dòng)式差動(dòng)式慣性原理例6電容式加速度傳感器慣性原理例6電容式加速度傳感器ADI公司ADXL全系列加速度傳感器ADI公司ADXL全系列加速度傳感器參考文獻(xiàn)：“利用電容式加速度傳感器測(cè)量電梯運(yùn)動(dòng)特性”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年6期參考文獻(xiàn)：“利用電容式加速度傳感器測(cè)量電梯運(yùn)動(dòng)特性”，第10講電容式壓力傳感器方案例7容柵傳感器差動(dòng)變面積型誤差平均效應(yīng)精度：10um范圍：0~150mm容柵傳感器是一種基于變面積工作原理，可測(cè)量大位移的電容式數(shù)字傳感器。例7容柵傳感器差動(dòng)變面積型誤差平均效應(yīng)精度：10um參考文獻(xiàn)：“高分子電容式濕度變送器溫度補(bǔ)償方法”，

《傳感器技術(shù)》，2001年9期2、“電容層析成像系統(tǒng)動(dòng)態(tài)成像穩(wěn)定性補(bǔ)償方法”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年9期3、“極板放在同一平面上的電容敏感器件的研制”，《傳感器技術(shù)》，2001年5期參考文獻(xiàn)：“高分子電容式濕度變送器溫度補(bǔ)償方法”，2、“電容為什么電容傳感器易受干擾，如何減小干擾？如何改善單極式變間隙型電容傳感器的非線性？什么是“驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)”，采用的目的是什么？思考題為什么電容傳感器易受干擾，如何減小干擾？如何改善單極式變間隙FINFIN人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨