模块三 电容传感器-1（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（西南交大版）

模块三电容传感器 本章学习电容传感器的原理、结 构形式及应用，介绍在工业领域应用较 多的压力、液位和流量的测量方法。 195 ￥22%2824 人付常 找弟？种1电容富加速度传感器单间 K销桃影去师传感器加切 电容式传感器可将被测量转换为电容量的变化量。 电容传感器具有相对变化量大、环境适应性强、小 功率高阻抗、可实现非接触式测量、动态响应快等优点， 但其寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较 大以及联接电路较复杂等缺点。 Ewm S50 1/5/2024 单元一电容式传感器的工作原理及 结构形式 电容传感器的基本理想公式为 ee,A 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？ A----两极板相互遮盖有效面积 d--- 极距 一一一介电常数 1/5/2024 3 电容传感器的基本理想公式为 改变A、d、 三个参量中的任意一个量，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。 1/5/2024 4 一、变面积式电容传感器 2R b) 图是平板形值线位移式结构，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4就减小，因而电容量也随 必减。 5 变面积式电容传感器的特性 变面积式电容传感器的输出特性是线 性的，灵敏度是常数。这一类传感器多用 于检测值线位移、角位移、工件尺寸等参 量，位移测量范围较大。例如数显电子卡 尺用到差动变面积式电容传感器。 考虑变面积式电容传感器的输出特性 曲线特点？ 1/5/2024 6 二、变极距式电容传感器 特性曲线 ACI △C2 0 △d △d2 b)》 a) 结构示意图 b)电容量与极板距离的关系 1一定极板。2一动极板 从图中可以看到，为了提高灵敏度， 应当使变极距式 电容传感器初始do小些还是大些？ 1/5/2024 被测物 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，变极距式电容传感器的输出 特性是线性的。 实际使用时， 总是使初始极距do尽量小些，以提高灵敏 度，因此这一类适合测量小位移 （常用来测量力、压力、振 动等相关物理量) 1/5/2024 8 三、变介电常数式电容传感器 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 介质名称 相对电常数s 介质名称 相对介电常数每 真空 1 玻釉 35 空气 咯大于1 SiOz 38 其他气体 1-1.2① 云母 5-8 变压器油 24 干的纸 24 硅油 2-3.5 干的谷物 35 罩丙烯 22.2 环氧脂 3-10 罩苯乙烯 2.4-2.6 高频陶瓷 10-160 四第乙烯 2.0 低频陶瓷、电陶瓷 1000-10000 罩偏二有乙烯 35 纯净的水 80 变介电常数式电容传感器的结构及用途 某种介质处于两极板间时， 介质厚度越厚，电容量 越大还是越小？ 在电容器两极板间插入干的纸和潮湿的纸时， 哪 种情况下的电容量大？ 常用来检测材料性质、带材类厚度、 某些材料含水 量、物位及液位等。 1/5/2024 10