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1、第四章电容式传感器,第四章电容式传感器,概述,电容式传感器是由一个或几个具有可变参数的电容器组成的传感器。应用：广泛应用于压力、位移、加速度、液位、成份含量等测量。特点：结构简单、分辨力高，且具有良好的动态特性，易实现非接触测量，但介电常数受温度、湿度影响大。,概述 电容式传感器是由一个或几个具有可变参数的电容器,4-1 工作原理与类型,4-1 工作原理与类型,一、工作原理,电容传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测参数微小变化的信息转换成电容量的变化，然后通过测量电路转换成电压输出。,平板电容为,r 极板介质的相对介电常数0 真空介电常数S 极板面积 极板间距,一、工作原理 电容传感
2、器是以各种类型的,二、类型,分类,变极距型变极板间距变面积型变极板面积变介电常数型介质变化,二、类型 分类 变极距型变极板间距,结构形式一,结构形式一,结构形式二,结构形式二,结构形式三,结构形式三,4-2 电容传感器分类比较,4-2 电容传感器分类比较,电容传感器分类比较,电容传感器分类比较,极距变化型差动式输出特性,Back,差动式灵敏度,极距变化型差动式输出特性 Back差动式灵敏度,差动式非线性误差,Back,差动式非线性误差 Back,电容式传感器的特点,优点：温度稳定性好结构简单，适应性强动态响应好可以实现非接触测量、具有平均效应缺点：输出阻抗高，负载能力差寄生电容影响大,电容式传
3、感器的特点优点：,4-3 测量电路,4-3 测量电路,一、电桥电路,电桥的输出为一调幅波，经放大、相敏解调、滤波后获得输出，再推动显示仪表。,一、电桥电路 电桥的输出为一调幅波，经放大,二、直流极化电路,弹性膜片在外力(气压、液压等)作用下发生位移，使电容量发生变化。电容器接于具有直流极化电压E0的电路中，电容的变化由高阻值电阻R转换为电压变化。分析表明，输出电压uy和膜片移动速度近似成一阶系统的关系。,二、直流极化电路 弹性膜片在外力(气压、,三、谐振电路,当传感电容Cx发生变化，谐振回路的阻抗发生相应变化,为了获得较好的线性，一般工作点应选择在谐振曲线一边的准线性区域内。,谐振电路,三、谐振电路 当传感电容Cx发生变化，谐振回路,四、调频电路,传感器电容是振荡器谐振回路的一部分。输入量传感器电容量变化振荡频率变化 鉴频器变为电压变化 放大后由记录器记录或显示仪表指示。这种电路具有抗干扰性强、灵敏度高等优点，可测0.01m的位移量。但缺点是电缆电容的影响较大。,(参见P.74图4-9),四、调频电路 传感器电容是振荡器谐振回路,
