湿敏电阻的电阻-相对湿度特性曲线.ppt

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1、传感器与检测技术项目四项目四电容式传感器的应用一电容式传感器在位移检测中的应用二电容式湿敏传感器在空气湿度检测中应用掌握电容式传感器的调试方法任务一电容传感器在位移检测中的应用任务书在机床主轴的回转精度不但对于精加工零件的形状精度和表面光洁度有着很大的影响，而且也是评价机床精加工能力的重要指标之一。利用电容式传感器对机床主轴进行回转精度的测量（位移检测）,以便预测机床在理想加工条件下所能达到的最小形状误差和粗糙度，判断产生加工误差的原因。d带电极板，其电容与面积、介电常数成正比，与极板间距成反比。故电容传感器可分为：变极距型、变面积型和变介电常数型三种。ε—极板间介质的介

2、电常数；ε=，为真空中的介电常数S—两平行板所覆盖的面积；d—两平行板之间的距离；C—电容量，单位为F；为相对介电常数图04-01-001-01平板型电容器一、电容式传感器的工作原理1.变极距型a）初始电容值b)电容受外力作用，极距减小△d电容器容量变为：c）极距增加△d电容器容量变为：图04-01-001-02变极距式电容传感器若考虑△d/d0<<1时则：灵敏度：为了提高传感器的灵敏度，减小非线性，常常把传感器做成差动形式。变极距式电容传感器的输出特性是非线性的，可用微机来计算修正。差动形式变极距电容传感器初始条件：d1=d2=d0s1=s2=sc1=c2=c0△c=c

3、1-c2=0当动板上移△d后：c1：d1=d0-△dc1=c0+△c1c2：d2=d0+△dc2=c0-△c2△c=c1-c2=2c0△d/d0灵敏度：c1c2d1d2当动板下移△d后：△c=c1-c2=-2c0△d/d0图04-01-03差动变极距式电容传感器变极距式电容式传感器，一般用来测量微小的线位移(小至0.01微米～零点几毫米)，可以说当前微位移传感器大都采用电容传感器，并且它分辨力极高、无接触、反作用力。应用图04-01-001-04电容式微位移传感器2.变面积型分为平板型直线位移式、同心圆筒型和角位移型。图04-01-001-05变面积式电容传感器a）平板型

4、b)同心圆筒型c)角位移型2.变面积型设两矩形极板间覆盖面积为S(ab），当动极板移动△X，则面积S发生变化，电容量也改变。结论：1.变面积式传感器输出特性是线性的；2.灵敏度是常数应用变面积型电容传感器还可以将极板加工为其它形状，以实现其它量的测量，但其原理、方法都是相同的，可见变极板面积型一般可用来测角位移(自一角秒至几十度)、较大线位移、尺寸等参量。图04-01-001-06电容式角位移传感器3、变介电常数型两个极板长为l，宽为b，间距为d1＋d2初始极板内介质介电常数为ε1，当某厚度为d2的介质ε2从左往右进入极板，进入的距离为a，则电容量发生改变。图04-01-

5、001-07变介电常数式电容传感器广泛应用于测量介电材料的厚度、物位、固体介质的湿度。图04-01-001-08电容湿度计液位计图04-01-001-11电容式液位计图04-01-001-12电容式液位计结构图电桥电路图04-01-002-01电容传感器桥式转换电路图04-01-002-02电容传感器桥式转换电路构成测量转换系统框图二.测量转换电路调频电路将电容式传感器作为LC振荡电路的一部分，或作为晶体振荡器中的石英晶体的负载电容。当电容传感器工作时，电容Cx发生变化，就使振荡器频率发生f产生相应的变化。由于振荡器频率受电容式传感器电容的调制，这样就实现了C/f的变换，

6、故称为调频电路。图04-01-002-03调频电路框图运算放大器电路采用集成运算放大器构成，将传感器电容接在运算放大器的反馈端，运算放大器的输出电压（以变极距式为例）解决了单个变极板距离式电容传感器的非线性问题图04-01-002-04运算放大器电路框图1、认识所使用的电容式传感器技能训练：电容式传感器检测位移二.差动圆筒型电容传感器检测位移的工作原理本任务所用的电容式传感器是圆筒型的变面积式电容传感器，由两个外圆筒和一个内圆筒构成，采用差动形式，形成两个电容器。当中间的内圆筒随被测物体移动时，内圆筒和两个外圆筒之间相覆盖的面积发生变化，导致两个电容器的电容量一个增大，一

7、个减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。（1）将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感器引线插入实验模块插座中，将电容传感器模块的输出UO接到数显直流电压表。3.训练步骤（2）接入±15V电源，合上主控台电源开关，将电容传感器调至中间位置，调节Rw，使得数显直流电压表显示为0（选择2V档）。（Rw确定后不能改动）（3）旋动测微头推进电容传感器的共享极板（下极板），每隔0.2mm记下位移量X与输出电压值U的变化,填入表中。X(mm)V(mV)1、认识所使用的设备拓展与训练将电容式传感器安装在支架上，并将电容式传感器中与