5.1.3电容式传感器的应用（课件）-《传感器检测技术》同步教学（人民邮电版）

●项目——液位检测 ● 任务——电容式传感器的应用 1 ► 电容式传感器的应用 √ 广泛应用于精确测量位移、厚度、角度、振动等机械量。 √ 用于测量力、压力、差压、流量、成分、液位等物理量，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。 电容式传感器测液位 ► 电容式传感器的应用 1. 电容式差压传感器 玻璃盘 弹性膜片(动电极) 固定电极 √ 它是由两个玻璃圆盘和一个金属膜片组成 两个玻璃圆盘上的凹面上各镀以金作为电容式传感器的连个固定极板 金属膜片作为传感器的可动电极，从而形成传感器的两个差动电容 3 ► 电容式传感器的应用 1. 电容式差压传感器 √ 两个玻璃圆盘上的镀金层作为固定点击，金属膜片作为传感器的可动电极。当被测压力或者压力差作用于金属膜片时，若两边压力P1=P2，则金属膜片处于中间位置，且与左、右固定电容间距相等，两个电容处C1=C2。 电容式传感器测液位 玻璃盘 弹性膜片(动电极) 固定电极 4 ► 电容式传感器的应用 1. 电容式差压传感器 √ 当P1>P2时，膜片弯向P2，那么两个压差电容一个增大、一个减小，且变化量大小相等； 当压差反向时，差动电容变化量也反向。该电容值的变化经测量电路转换成与压力或压力差相对应的电流或电压的变化，从而检测出压力或压差的大小。 电容式传感器测液位 玻璃盘 弹性膜片(动电极) 固定电极 5 ► 电容式传感器的应用——电容式加速度传感器 结构简单 灵敏度高 响应 速度快 可测真空绝对微小压力 特点 ► 电容式传感器的应用——电容式加速度传感器 √ 结构： 它有两个固定极板、中间有一用弹簧片支撑的质量块，此质量块的两个端面经磨平抛光后作为可动极板。 弹簧片 定极板2 质量块（动极板） 定极板1 绝缘体 a C1 C2 m 电容式传感器测液位 7 ► 电容式传感器的应用——电容式加速度传感器 √ 工作原理：当传感器课题随被测对象在垂直方向上作直线加速运动时，质量块m在惯性作用下，使其相对固定电极产生位移，两个差动电容器C1和C2的电容发生相应的变化,其中一个变大，另一个变小。 弹簧片 定极板2 质量块（动极板） 定极板1 绝缘体 a C1 C2 m 电容式传感器测液位 8 ► 电容式传感器的应用——电容式加速度传感器 √ 工作原理：两个电容变化量大小相等、方向相反，此变化量正比于被测加速度。该电容值的变化经测量电路转换成相对应的电流或电压的变化，从而检测出加速度的大小。这类传感器目前主要应用于超低频低加速测量。 弹簧片 定极板2 质量块（动极板） 定极板1 绝缘体 a C1 C2 m 电容式传感器测液位 9 ► 电容式传感器的应用——电容式测厚传感器 ● 工作原理：电容测厚仪是用来测量在轧制工艺过程中金属带材厚度变化的。 其变化器就是电容式厚度传感器 在被测带材的上下两边各放置一块面积相等与带材距离相同的极板，这样极板与带材就形成了两个电容器。把两块极板用导线连接起来，就成为一个极板，而带材则是电容器的另一个极板，其总电容C=C1+C2。 电容式传感器测液位 10 ► 电容式传感器的应用——电容式测厚传感器 ● 工作原理：电容测厚仪是用来测量在轧制工艺过程中金属带材厚度变化的。 其变化器就是电容式厚度传感器 金属带材在轧制过程中不断前行，如果带材厚度有变化，将导致上下两个电容器的极板间距离发生改变，从而引起电容量的变化。 如果电容量C作为交流电桥的一个峭壁，电容的变化△C会引起电桥的不平衡，经过放大、检波、滤波，最后在仪表上显示出带材的厚度。 带材的振动不影响测量精度 电容式传感器测液位 11 ► 电容式传感器的应用——电容式位移传感器 √ 采用差动式结构、圆柱形电极，与侧杆相连的动电极随被测位移而轴向移动，从而改变动电极与两个固定电极之间的覆盖面积，使电容发生变化。 杆 开槽簧片 固定电极 活动电极 电容式传感器测液位 12 ► 电容式传感器的应用 电容式位移传感器 √ 固定电极3与壳体绝缘，活动电极4与测杆1固定在一起并彼此绝缘。当被测物体位移使测杆1轴向移动时，活动电极4与固定电极3的覆盖面积随之发生变化，使电容一个增大，一个减小，它们的差值正比于位移，开槽簧片2为传感器的导向和支撑，无机械摩擦，灵敏性号，但行程小。 电容式传感器测液位 13 ► 电容式传感器的应用 √ 能测不同性质的液体； √ 测量不同性质如块状、颗粒状、粉状、导电性、非导电性的物料 √ 因固体摩擦力大，容易“滞留”，产生虚假料位，因此一般不使用双层电极，而是只用一根电极。 ► 电容式传感器的应用——电容式物料接近开关 电容式传感器测液位 15 ► 电容式传感器的应用 电容传感器在扫地机器人中的应用 √ 当灰尘盒中灰尘高度到达电容传感器高度时，电容传感器中的介质发生改变，由于灰尘的介电常数