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文檔簡介
1、,第4章 4.2電容式傳感器,S 極板的遮蓋面積,單位為m2; 極板間介質(zhì)的介電常數(shù); d兩平行極板間的距離,單位為m; 0 真空的介電常數(shù),0 =8.85410-12 F/m; r 極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù),對于空氣介質(zhì),r 1。,4.2 電容式傳感器,4.2.1 基本工作原理 將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器。,平行極板電容器的電容量為:,4.2 電容式傳感器,若極板間有多種絕緣介質(zhì),電容量為:,對于同軸圓筒形電容,電容量為:,電容式傳感器按被測量所改變的電容器的參數(shù)分類:變間隙型、變面積型、變介質(zhì)型。,輸出特性,一、變極距型,(a)圖,(b)圖,應用:如P40差動脈沖調(diào)寬法,直線位
2、移式結(jié)構(gòu),2. 變面積型電容傳感器,直線位移型電容傳感器具有線性輸出特性。,角位移變面積型,2. 變面積型電容傳感器,角位移式變面積型,3. 變介質(zhì)型傳感器,1.介質(zhì)的介電常數(shù)隨被測量(如溫度、濕度)變化,如電容式溫度傳感器、電容式濕度傳感器等; 2.電容極板間有二種介質(zhì),二種介質(zhì)的厚度或位置變化,如電容式位移傳感器、電容式厚度傳感器、電容式液位傳感器等。,初始時:,P174,電容式液位傳感器,0,(1) 電極間無液體時電容:,(2) 電極間有液體時電容:,適用于非導電液體的液位測量,4.2.3等效電路分析,L是電容器本身電感 和引線電感,Rs是引線 電阻,Rp是電容器并聯(lián) 損耗電阻。,等效電
3、路參數(shù)決定諧振頻率,傳感器工作時要求 低于諧振頻率才能正常工作。,Ce:實際有效電容,4.2.4接口電路選擇,(1)變極距型電容傳感器,(2)變面積型電容傳感器,,P46,(3-2-6),(3-2-7),差動式變極距型電容傳感器,圖3-2-6 (P46),. 電橋電路 (變壓器電橋組成半差動等臂電橋),輸出電壓與被測位移成線性關(guān)系,圖3-1-6 (P43),、電容式傳感器應用 電容式壓差傳感器 電容式加速度傳感器 電容式荷重傳感器 電容式應變傳感器 電容式厚度傳感器 電容式位移傳感器,應用,電容式厚度傳感器,適合測量絕緣板材的厚度,n是絕緣材料厚度與介質(zhì)決定的常數(shù)。,P184,3-2-6(P4
4、6),電容式金屬板材厚度測控原理,應用在軋制金屬板材生產(chǎn)上,實時顯示金屬板材厚度,同時調(diào)節(jié)軋輥壓力,使板材厚度控制在一定誤差范圍內(nèi)。 由交流電橋(變壓器電橋)測量板材厚度引起的電容變化。,P185,電容傳感器的特點,1電容式傳感器的優(yōu)點 (1)溫度穩(wěn)定性好 (2)結(jié)構(gòu)簡單,適應性強 (3) 動態(tài)響應好 電容式傳感器由于極板間的靜電引力很小,需要的作用能量極小,動態(tài)響應時間短,特別適合動態(tài)測量。 2.電容式傳感器的缺點:輸出阻抗高,負載能力差。,作業(yè),1、根據(jù)參數(shù)變化,電容式傳感器有哪些類型?簡述各種類型電容式傳感器的工作原理。 2、某電容測微器,其傳感器的圓形極板半徑為4mm,工作初始間距為0.3mm,介電常數(shù)=8.85
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