《传感器及检测技术》PPT课件

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1、上节回顾:本节主要内容:1.电容传感器1.电阻应变式传感器2.固态压阻式传感器3.热电阻式传感器4.热敏电阻传感器9/30/20211第3章电容传感器本章学习电容传感器的原理及应用，还涉及压力、液位及流量的测量方法。9/30/20212简介电容式传感器是将被测非电量（如尺寸、压力等）的变化转换为电容量变化的一种传感器。压差变送器接近开关三轴加速度传感器物位开关9/30/20213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9/

2、30/20214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。电容传感器的基本理想公式为9/30/20215变面积型电容传感器平面形直线位移式圆柱形直线位移式角位移式9/30/20216一、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

3、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。9/30/20217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！9/30/20218二、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，以提高灵敏度，但这也带来了变极距式电容器的行程较小的

4、缺点。9/30/20219变极距式电容传感器的特性曲线从图中可以看到，为了提高灵敏度，应使当d0小些还是大些？当变极距式电容传感器的初始极距d0较小时，它的测量范围变大还是变小？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9/30/202110三、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。表5-1几种介质的相对介电常数9/30/202111变介电常数式电容传感器的用途根据表5-1，分析不同介质对变介电常数电容器的影响。在电容器

5、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大？可以用于测量什么非电量？9/30/202112第二节电容式传感器的测量转换电路9/30/202113测量转换电路-电桥Cx为电容传感器，没有变化时，输出电压U0=0。Cx变化时，U0≠0，由此可测得电容的变化值。相邻的两臂接入差动式电容传感器。空载时的输出电压为9/30/2021149/30/2021159/30/2021169/30/2021179/30/202118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

6、谐振回路的一部分，当电容传感器工作时，电容Cx发生变化，就使振荡器的频率f产生相应的变化。式中哪些量是变量？9/30/202119调频式测量转换电路当输入量导致传感器的电容量发生变化时，振荡器的振荡频率也相应地变化，即振荡器频率受传感器输出电容的调制，故称调频式。在实现了电容到频率的转换后，再用鉴频器把频率的变化转换为幅度的变化，经放大后输出，进行显示和纪录9/30/202120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？TTL高电平3.6-5V,低电平0-2.4V9/30/2021

7、21运算放大器式测量转换电路输出电压如果传感器为平板形电容器，则此电路能解决变极距型电容式传感器的非线性问题9/30/2021229/30/2021239/30/202124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。9/30/2021259/30/202126电容式压差传感器1-硅油2-隔离膜

8、3-焊接密封圈4-测量膜片（动电极）5-固定电极结构外形应用测量液位9/30/2021279/30/202128二、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（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。9/30/202129微加工三轴加速度传感器技术指标：灵敏度：500mV/g，量程：10g，