自动检测与转换技术第3版 教学课件 作者 梁森 黄杭美 5检测课件（第五章）.ppt

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1、《自动检测与转换技术》第三版多媒体课件第五章电容传感器1在这一章里，卡卡要给大家介绍电容传感器的基本原理、特性和应用，也集中讲一讲在工业领域应用较多的压力、液位和流量测量。在测量中，被测物理量通过电容传感器转换为电容量的变化，再经测量转换电路转换为电压或频率。电容传感器的最大特点是反应快。第五章电容传感器2第五章电容传感器原理动画我们先来做一个实验。打开一只老式收音机后盖，可以看到一只“可变电容器”。增加该电容器“动片”的旋出角度，收音机的谐振频率就逐渐升高，所接收到的电台频率也逐渐升高。结论：这个电容器的电容量与两个几班的有效投影面

2、积成正比。3第一节电容式传感器的工作原理及结构形式上式中，哪几个参量是变量？可以做成哪几种类型的电容传感器？电容传感器的基本理想公式为4第一节电容式传感器的工作原理及结构形式改变A、d、三个参量中的任意一个量，均可使平板电容的电容量C改变。固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电容传感器。从电工知识可知，电容传感器的电容量C与两极板相互遮盖的有效面积A以及两极板之间的介质相对介电常数εr成正比，与两极板间的距离d（常称为极距）成反比。回顾一下5一、变面积式电容传感器图a是平板形直线位移式结构，其中极板1可以左右移动，称为动极板。极板

3、2固定不动，称为定极板。图b是同心圆筒形变面积式传感器。外圆筒不动，内圆筒在外圆筒内作上、下直线运动。图c是一个角位移式的结构。极板2的轴由被测物体带动而旋转一个角位移度时，两极板的遮盖面积A就减小，因而电容量也随之减小。6变面积式电容传感器的特性变面积式电容传感器的输出特性是线性的，灵敏度是常数。这一类传感器多用于检测直线位移、角位移、尺寸等参量。请画出变面积式电容传感器的输出特性曲线！7二、变极距式电容传感器当动极板受被测物体作用引起位移时，改变了两极板之间的距离d，从而使电容量发生变化。实际使用时，总是使初始极距d0尽量小些，以

4、提高灵敏度，但这也带来了变极距式电容器的行程较小的缺点。8变极距式电容传感器的特性曲线a）结构示意图b）电容量与极板距离的关系1—定极板2—动极板观察图5-4b所示的变极距式电容传感器特性曲线，变极距式电容传感器的特性是什么曲线？当初始安装距离d0较小时所引起的电容变化量ΔC1，与d0较大时的ΔC2比较，灵敏度哪个高？对行程有何影响？9差动式电容传感器在第四章里，卡卡给大家介绍过差动电感的特性及优点，大家还记得吗？回顾一下a）差动变极距式b）差动变面积式1－动极板2－定极板差动电容传感器的灵敏度提高近一倍，线性也得到改善。外界的影响诸如

5、温度、激励源电压、频率变化等也基本能相互抵消。电容传感器的非线性误差还可以进一步用计算机来计算修正。10三、变介电常数式因为各种介质的相对介电常数不同，所以在电容器两极板间插入不同介质时，电容器的电容量也就不同。几种介质的相对介电常数11变介电常数式电容传感器的用途思考根据上表，分析不同介质对变介电常数电容器的影响。在电容器两极板间插入干的纸和潮湿的纸时，哪一种情况下的电容量变大？可用于测量什么非电量？12第二节电容式传感器的测量转换电路（调频电路）调频电路将电容式传感器作为LC振荡器谐振回路的一部分，当电容传感器工作时，电容Cx发生变

6、化，就使振荡器的频率f产生相应的变化。电容式传感器的调频电路与电涡流传感器有何区别？式中哪些量是变量？13调频（FM）电路TTL电平的高电平和低电平电压范围分别是多少伏？14第三节电容式传感器的应用电容器的容量受三个因素影响，即：极距x、相对面积A和极间介电常数。固定其中两个变量，电容量C就是另一个变量的一元函数。只要想办法将被测非电量转换成极距或者面积、介电常数的变化，就可以通过测量电容量这个电参数来达到非电量电测的目的。15一、电容式液位计棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙烯套管，当被测液体的液面上升时，引起棒状电极与导电液体之间

7、的电容变大。聚四氟乙烯外套16电容式液位限位传感器液位限位传感器与液位变送器的区别在于：它不给出模拟量，而是给出开关量。当液位到达设定值时，它输出低电平。但也可以选择输出为高电平的型号。17液位限位传感器的设定智能化液位传感器的设定方法十分简单：用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该设定。正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报警信号和控制信号。设定按钮18智能化液位限位传感器的设定按钮超限灯正常工作指示灯设定按钮电源指示灯19二、硅微加工加速度传感器图示加速度传感器以微细加工技术为基础，既能测量交变加速度（

8、振动），也可测量惯性力或重力加速度。其工作电压为2.7～5.25V，加速度测量范围为数个g，可输出与加速度成正比的电压也可输出占空比正比于加速度的PWM脉冲。20微加工三轴加速度传感器技术指标：灵敏度：50