电容式传感器的应用.ppt

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1、复习总结与电阻式、电感式传感器相比的优点：第3章电容式传感器1.测量范围大：相对变化量可达100%。2.灵敏度高：可达10-7。3.动态响应时间短：可动部件质量小，固有频率高，适合于动态信号的测量。4.机械损失小：电极间引力小，无摩擦，热效应小，因此，精度高。5.结构简单，适应性强：金属做电极，无机材料绝缘支撑，能承受大的温度变化和强辐射，适合于恶劣环境工作。复习总结与电阻式、电感式传感器相比的不足之处：第3章电容式传感器1.寄生电容影响大：导线电容、泄露电容。降低了灵敏度，非线性输出，甚至不稳定。2.当用变间隙原理进行

2、测量时，具有非线性输出特性。由于材料、工艺，特别是测量电路及半导体集成技术等方面已达到了相当高的水平，因此寄生电容的影响得到较好地解决，使电容式传感器的优点得以充分发挥。应用：压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和成分含量等测量之中。3.4电容式传感器的应用第3章电容式传感器电子技术的发展，解决了电容式传感器存在的许多技术问题，使电容式传感器不但广泛应用于精确测量位移、厚度、角度、振动等物理量，还应用于测量力、压力、差压、流量、成分、液位等参数，在自动检测与控制系统中也常常用来作为位置信号发生器。1.电容式差压变送

3、器3.4电容式传感器的应用高压侧进气口低压侧进气口电子线路位置内部不锈钢膜片的位置1.电容式差压变送器3.4电容式传感器的应用主要讨论球、平面型差动电容压力传感器。1—高压侧进气口2—低压侧进气口3—过滤片4—空腔5—柔性不锈钢波纹隔离膜片(测量膜片)6—导压硅油7—凹形玻璃圆片8—镀金凹形电极9—弹性平膜片(感压膜片)10—腔1.电容式差压变送器3.4电容式传感器的应用主要讨论球、平面型差动电容压力传感器。凸玻璃圆片弹性膜片(动电极)固定电极PLPH1.电容式差压变送器3.4电容式传感器的应用当PH=PL时，中心膜片

4、处于平直状态，膜片两侧电容均为C0；当PH>PL时，中心膜片上凸，上部电容为CL，下部电容为CH。CH相当于当前膜片位置与平直位置间的电容CA和C0的串联；而C0又可看成是膜片上部电容CL与的CA串联。dxd0CACLCHC0PHPLCACLCHC0C0CA等效电路1.电容式差压变送器3.4电容式传感器的应用dxd0CACLCHC0PHPLCACLCHC0C0CA等效电路即：需要解决的问题是：中心膜片处于平直状态时，C0=C(d0)=?；当PH>PL模片上凸db时，CA=C(dx)=?。1.电容式差压变送器3.4电容式传

5、感器的应用Rbadbd0实线为球冠型固定电极设膜片半径为a，球冠形固定电极的半径为R，固定电极的实际拱底半径为b，拱底距膜片的距离为db，当d0<

6、在最大量程为(100±5)um时，最小检测量可达0.01um。a)测振幅b)测轴回转精度和轴心偏摆被测物振动电容式传感器被测轴电容式传感器假设采用运算法测量电路，则输出电压和位移成线性关系。3.电容式液位计3.4电容式传感器的应用电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量。依此原理还可进行其它形式的物位测量。对导电介质和非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃动及高速运动的容器的液位。不仅可作液位控制器，还能用于连续测量。变介质型电容传感器3.1基本工作原理右图相当于两个电容器的并联，1、2为筒状极板

7、。上面的电容器以ε2为介质，下面的电容器以ε1为介质。电容液位计原理图变介质型电容传感器3.1基本工作原理其中,A为常数，K为灵敏度系数电容C与液位h1之间呈线性关系.3.电容式液位计3.4电容式传感器的应用(1)安装形式电容式液位计的安装形式因被测介质性质不同而有差别.右图为用来测量导电介质的单电极电容液位计，它只用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。1-内电极；2-绝缘套3.电容式液位计3.4电容式传感器的应用电容式水位探头图中

8、电容随水位高度hx变化的关系为：式中D——探头内径；d——测定电极的直径；hx——水位高度；ε0——空气的相对介电常数；ε——绝缘层的介电常数；可以看出，D与d相差越小，传感器的灵敏度越高。Ddε0εhx测定电极绝缘层水3.电容式液位计3.4电容式传感器的应用右图为用于测量非导电介质的同轴双层电极电容式液位计。内电极