传感器及检测技术ppt课件.ppt

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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8/6/20211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。8/6/20212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8/6/20213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8/6/20214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

2、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8/6/20215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8/6/20216一、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。8/6/20217变面积式电容传感器的特性变面积式电容传感器的输

3、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！8/6/20218二、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缺点。8/6/20219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8/6/202

4、110三、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8/6/202111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？8/6/202112第二节电容式传感器的测量转换电路8/6/202113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8/6/202114

5、8/6/2021158/6/2021168/6/2021178/6/202118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？8/6/202119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8/6/202120调频（FM）电路TTL电平的高电平和低电平电压

6、范围分别是多少伏？TTL高电平3.6-5V,低电平0-2.4V8/6/202121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8/6/2021228/6/2021238/6/202124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。8/6/2021258/6/202126电容式压差传感器1-硅油2-隔离膜3-焊接密

7、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8/6/2021278/6/202128二、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。8/6/202129微加工三轴加速度传感器技术指标：灵敏度：500mV/g，量程：10g，频率范围：0.5-2000Hz，安装谐振点:8kHz，分