电容式传感器（1）.ppt

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1、第三章电容式传感器以电容器为敏感元件，将机械位移量转换为电容量变化的传感器称为电容式传感器。电容式传感器变间隙型变面积型变介质型ε——极板间介质的介电系数；ε0——真空的介电常数，ε0=8.854×10-12F/m；εr——极板间介质的相对介电常数，对于空气介质，εr≈1。3.1电容式传感器的工作原理及特性3.1.1基本工作原理平行极板电容器的电容量为：+-极板2上移：设动极板未移动时极板间距为δ0初始电容量为：电容的相对变化量为：3.1.2电容式传感器的类型和特性1.变极距型电容传感器略去高次项

2、，得：所以变极距型电容传感器在设计时要考虑满足Δδ<<δ0的条件。且一般Δδ只能在极小的范围内变化。非线性误差与Δδ/δ0有关。其表达式为：传感器的灵敏度为：动极板定极板定极板C1δ1C2δ2差动式变间隙型电容传感器动极板上移时：初始位置时，提高一倍减小略去高次项：电容量的相对变化为：非线性误差为：灵敏度：2.变面积型电容传感器(角位移变面积型)θ定片动片（a）角位移式电容的相对变化量为：b（b）直线位移式aδx板状线位移变面积型线性当其中一个极板发生x位移后，改变了两极板间的遮盖面积S，电容量C同

3、样随之变化。电容的相对变化量为：初始电容C0为：当内筒上移x时，内外筒间的电容C1为：D1D0Lx与x成线性关系同心圆筒形线位移电容式传感器(a)厚度传感器δx3.变介电常数型电容传感器(a)单组式平板形厚度传感器图3-6厚度传感器的等效电路CC1C2C3设固定极板长度为a、宽度为b、两极板间的距离为δ；被测物的厚度和它的介电常数分别为δx和εδx电容的相对变化量为：ε1CBld2d1ε2xCA(b)线位移传感器图3-7线位移传感器等效电路CACBC单组式平板形线位移传感器设极板宽度为b，板间无介

4、质ε2时，传感器的电容量为：插入介质ε2后的电容量为：ε1CBld2d1ε2xCA所以:电容的相对变化量为：(c)液位传感器图3-8液位传感器的等效电路C2C1C圆筒式液位传感器首先2r22r1hhx与被测液位hx成线性关系。2r22r1hhx