2.2 电容式传感器原理(课件）-高二《传感器及应用》同步教学（机械工业版）

2.2 电容式传感器原理 1 式中， 根据平行金属板间的电容量公式 2.2.1 电容式传感器的类型 电容式传感器可分为改变两金属板间的距离式、改变两金属板的相对有效面积式和改变电介质ε 式三种结构类型。 由图b可知其特性为非线性，但若很小时，则可以近似为线性特性，而且具有很高的灵敏度 1.改变极板间距离的平板电容式传感器结构与特性 因此，变极距式用于微小位移的测量及构成压力、加速度等传感器。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3 差动式结构：可以提高灵敏度、减小非线性。 4 2.改变极板间有效面积的电容式传感器 结构形式：有平板式、扇形平板式、柱面板式、圆筒面式四种，及差动式。其中，平板式和圆筒面式用以测量直线位移，扇形平板和柱面板式用以测量角位移。 5 3.改变电极间介质的电容式传感器 由于电容量与面积变化成正比，因此，变面积式电容传感器的特性为线性特性，测量范围宽，但灵敏度较低。 传感器的电容增量与被测介质高度成正比。故电容式传感器常用来测量液位和料位的高度。 式中 6 2.2.2 电容式传感器的转换电路 1.桥式电路 图2-9 电容传感器桥式转换电路 a)单臂电容电桥 b)差动电容电桥 c)双T电桥 图c为双T形电桥原理图，激励电源为稳频、稳幅的高频对称方波，它利用二极管控制传感器电容Cx和电容C的充放电，当Cx=C时，负载RL上流过的平均电流为零；当Cx变化时，负载RL上得到与电容变化成比例的信号电压。 7 2.差动脉冲调宽电路 变极距差动电容传感器输出 变面积差动电容传感器输出 8 2.2.3 电容式位移传感器的实用结构 电容式位移传感器的位移测量范围为在1μm～10mm之间，变极距式电容传感器的测量精度约为2％，变面积式和变介质式电容传感器的测量位移大、精度较高，其分辨率可达0.3μm。如图2-11所示是一个大位移变介质式电容位移传感器的实用结构。 9 小结： 1.应变式传感器的组成 2.电阻应变片的灵敏度 3.电阻应变片的结构类型 4.应变电桥的特性 5.电位器的位移转换原理 6.电容式传感器的类型与特点 7.电容式传感器的转换电路 作业：2-6、2-7、2-8。 思考：2-1、2-2、2-3。 10 $