模块三 电容传感器-2（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（西南交大版）

单元三 电容传感器的应用 电容器的容量受三个因素影响，即：极距d、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。 1/5/2024 1 一、电容测厚仪 1/5/2024 2 二、电容加速度传感器 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。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数字脉冲信号。 1/5/2024 3 硅微加工加速度传感器原理 1—加速度测试单元 2—信号处理电路 3—衬底 4—底层多晶硅（下电极） 5—多晶硅悬臂梁 6—顶层多晶硅（上电极） 1/5/2024 4 与加速度测试单元封装在同一壳体中的信号处理电路将ΔC 转换成直流输出电压。它的激励源也做在同一壳体内，所以集成度很高。由于硅的弹性滞后很小，且悬臂梁的质量很轻，所以频率响应可达1kHz以上，允许加速度范围可达±100g 以上。 如果在壳体内的三个相互 垂直方向安装三个加速度传感 器，就可以测量三维方向的振 动或加速度。 1/5/2024 5 1/5/2024 6 可用于机械设备故障诊断与监测、机车状态监测与故障诊断、碰撞冲击试验等。 1/5/2024 7 加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时， 微处理器据此判断发生了碰撞，于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。 装有传感器的假人 气囊 1/5/2024 8 汽车气囊的保护作用 使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊迅速充气 。 1/5/2024 9 汽车气囊对驾驶员的保护作用 1/5/2024 10 利用加速度传感器实现 延时起爆的钻地炸弹 传感器安装位置 1/5/2024 11 三、湿敏电容 利用具有很大吸湿性的绝缘材料作为电容传感器的介质，在其两侧面镀上多孔性电极。当相对湿度增大时，吸湿性介质吸收空气中的水蒸气，使两块电极之间的介质相对介电常数大为增加（水的相对介电常数为80），所以电容量增大。 1/5/2024 12 湿敏电容外形 吸水高分子薄膜 湿敏电容常用吸湿介质:多孔性氧化铝和高分子吸湿膜 1/5/2024 13 湿敏电容模块及传感器外形 1/5/2024 14 湿敏电容传感器的安装使用 在野外的使用 带报警器的家庭使用型 1/5/2024 15 1/5/2024 16 粮食含水量测试仪 粮食部门在收购、存储谷物、菜籽等时，需要测定这些粮食、种子的干燥程度，以防霉变。 内电极柱应为圆锥顶，粮食易于倒入；外壳须接地，以减少操作者手的影响。采用同心圆筒形变介电常数式电容传感器。 1/5/2024 17 粮食含水量测试仪外形 粮食由此倒入 圆锥顶柱形内电极 外壳接地 1/5/2024 18 1/5/2024 19 四、电容式油量表 机械式油量表： 在油箱内，装有类似卫生间水箱里的浮球，通过杠杆带动电阻式圆盘电位器，由电流表指示出油量。 1/5/2024 20 电容式油量表 当油箱中注满油时，液位上升，指针停留在转角为m处。当油箱中的油位降低时，电容传感器的电容量Cx减小，电桥失去平衡，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同时带动RP的滑动臂移动。当RP阻值达到一定值时，电桥又达到新的平衡状态，伺服电动机停转，指针停留在新的位置（ x 处）。 该油量表属于开环系统还是闭环系统？ 1/5/2024 21 上页所示的油量表在倾斜状态时可以使用吗？ 该油量表可用于飞机油箱 1/5/2024 22 五、电容式液位计 棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙烯套管，当被测液体的液面上升时，引起棒状电极与导电液体之间的电容变大。此时聚四氟乙烯套管为极板间介质，导电液体为外电极。 聚四氟乙烯外套 1/5/2024 23 电容式液位限位传感器 液位限位传感器与液位变送器的区别在于：它不给出模拟量，而是给出开关量。当液位到达设定值时，它输出低电平。但也可以选择输出为高电平的型号。 1/5/2024 24 液位限位传感器的设定