传感器上课讲义5电容式.ppt
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第3章电容式传感器及应用讲义.ppt
第3章 电容式传感器及应用;引言;目录;3.1、电容式传感器工作原理及类型;Date;3.1.3变面积型电容传感器;3.1.1、变面积式电容传感器 ;面积变化型电容传感器原理 ;（a）为平板形位移电容传感器。 ;（b）为角位移形式的电容传感器。 ;推导过程:;3.1.2、变极距式电容传感器 ;电容值 ;结论分析;图4-4 变极距型电容
传感器特性曲线;差动平板式电容传感器;3.1.3 、变介电常数式电容传感器 ;介质变化型电容传感器结构 ;电容增量与被测液位的高度成线性关系 。▲▲
K是常数，成线性关系 。;只要测出传感器电容C的大小，就可得到液位hx。 ;Date;变介质型电容式传感器;3.
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电容式传感器.ppt
6.2.3脉冲宽度调制电路uAuBuABtttU1U1U0000T10UcuFtT20UcuGt输出电压uAB经低通滤波后,便可得到一直流输出电压Uo,值为A、B两点电压平均值uA与uB之差，即式中:T1、T2分别为C1、C2充至Uc需要的时间,即A点和B点的脉冲宽度;U1为触发器输出的高电位。第30页，共62页，星期日，2025年，2月5日6.2.3脉冲宽度调制电路设双稳态触发器输出高电平U1，低电平0,R1=R2当d1=d0-Δd,d2=d0+Δd时,有直流输出电压uAB与极距变化量成正比。或第31页，共62页，星期日，2025年，2月5日6.2.3脉冲宽度调制电路对于差动式变极距型电容式
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电容式传感器 .ppt
**第31页,共48页，星期六，2024年，5月**特点能获得线性输出；双稳态输出信号一般为100kHz～1MHz的矩形波，所以直流输出只需经滤波器简单引出，不需要解调器，即能获得直流输出。电路采用稳定度较高的直流电源，这比其他测量线路中要求高稳定度的稳频、稳幅的交流电源易于做到。如果将双稳态触发器Q端的电压信号送到计算机的定时、计数引脚，则可以用软件来测出占空比q，从而计算出ΔC的数值。这种直接采用数字处理的方法不受电源电压波动的影响第32页,共48页，星期六，2024年，5月**二极管双T型交流电桥二极管双T型交流电桥电路原理图。e是高频电源，它提供幅值为Ui的对称方波，VD1、VD2为特
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4-1_电容式传感器.ppt
学习要求 概 述 电容式传感器是将被测量（如尺寸、压力等）的变化转换成电容变化量的一种传感器。实际上,它本身（或和被测物）就是一个可变电容器。 我们先来看个例子，来体会一下将非电量转化为电容值的变化。 实例：指纹识别传感器 电容式指纹识别传感器 指纹识别目前最常用的是电容式传感器，也被称为第二代指纹识别系统。 下图为指纹经过处 理后的成像图： 4.1 电容式传感器原理及类型 平行板电容器的电容为： 一、变极距型电容传感器 当传感器的ε和S为常数,初始极距为d 时,由式(4-1)可知其初始电容量C0为 一、变极距型电容传感器 由式（4-2）可知, ΔC与Δd不是线性关系。但当△d＜
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4。 电容式传感器.ppt
4.1 电容式传感器的工作原理及类型 4.2 电容式传感器的灵敏度及非线性 4.3 电容式传感器的特点及等效电路 4.4 电容式传感器的设计要点 4.5 电容式传感器的转换电路 4.6 电容式传感器的应用举例 电容式传感器是将被测非电量的变化 转化为电容量的一种传感器。结构简单、 高分辨力、可非接触测量，并能在高温、 辐射和强烈震动等恶劣条件下工作，这是 它独特优点。随着集成电路技术和计算机 技术的发展，促使它扬长避短，成为一种 很有发展前途的传感器。 4.1.1工作原理 4.1.2 类型 一、变极板间距（d）型 三、变介质介电常数型电容传感器 双板式差动电容器 为了克服单极式平行
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电容式传感器3—1.ppt
第三章
电容式传感器;;? 以电容器为敏感元件，将被测量（如尺寸、压力等）的变化转换为电容变化量的传感器称为电容式传感器。 ; S ——极板的遮盖面积，单位为m2；
ε ——极板间介质的介电系数；
δ——两平行极板间的距离，单位为m；
ε0 ——真空的介电常数，ε0 =8.854×10-12 F/m；
εr ——极板间介质的相对介电常数，对于空气介质，εr ≈1。;;下极板上移：;略去高次项，得：;非线性误差与Δδ/δ0有关。其表达式为： ;差动式变间隙型电容传感器;提高一倍;;显然：电容Cθ 与角位移θ呈线性关系。 ;;线性;;;(a) 厚度传感器;ε1;插入介质
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３电容式传感器.ppt
第三章 电容式传感器 电容式传感器是将被测参数变换成电容量的一种传感器，它的转换元件实际上就是一个具有可变参数的电容器。 第一节 工作原理及特性 电容式传感器的基本原理 电容量C的大小与S、d和ε有关，若保持这三个参数中的两个不变而改变另一个，则C就会发生变化。 电容式传感器的三种类型 一.变面积型电容传感器 二、变极距型 三、变介电常数型 第二节 电容式传感器的测量电路 低频等效电路 传感器电容的阻抗非常大，L和r的影响可忽略 等效电容Ce=C0+Cp， 等效电阻Re≈Rg 高频等效
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§4-1电容式传感器.ppt
第4章 电容式、电感式和磁电式传感器 §4-1 电容式传感器 § 4-1-1可变电容传感器 电容器由介质或真空隔开的两个电导体构成。 电容器的容量定义为C=Q/V, Q为电荷量，V为电压差。 两个面积为A,间距为d，中间材料的介电常数为ε，所构成的电容的容量为： C≈ ε0 εr A / d （4.1） 式中ε0 =8.85pF/m 导致面积A、间距d和电介常数εr变化的被测对象都可改变C.因此相应装置都有可能用作电容传感器。 例如液位传感器和湿度传感器： 空气介电常数εr ≈1 ，水介电常数εr ≈88（0℃）、εr ≈55（100℃） 例如铁电材料温
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第5章电容式传感器.ppt
第4章 电容式传感器 传感器的工作原理及类型 电容传感器的灵敏度及非线性 电容传感器的特性等效电路 电容传感器的设计要点 电容式传感器的转换电路 电容式传感器的应用举例 本章要点 电容式传感器？ 电容式传感器是将被测量(如尺寸、压力等)的变化转换成电容量变化的--种传感器。 §5.1 工作原理、分类及应用 一、工作原理 二、分类 (按工作原理分类) 改变s、δ、? 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、变极距型电容传感器 2、变面积型电容传感器 电容量的变化与面积的变化成线性关系。 电容式液位计
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第3章 电容式传感器.ppt
两个固定极板间有一个用弹簧片支撑的质量块m，质量块的两端面经抛光后作为动极板，当传感器测量竖直方向的振动时，由于m的惯性作用，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。 例3-4 电容式加速度传感器 例3-6 电容测厚传感器在板材轧制装置中的应用 a)测振幅 b)测轴回转精度和轴心偏摆 被测物 振动 电容式 传感器 被测轴 电容式 传感器 电容式液位计 电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量。依此原理还可进行其它形式的物位测量。对导电介质和非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃动及高速运
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_电容式传感器.ppt
* * 变介质型电容式传感器 * * 电容式传感器的工作原理和特性 工作原理及类型 电容式传感器由敏感元件和转换元件为一体的电容量可变的电容 器和测量电路组成，其变量间的转换关系原理如图所示。 由物理学可知，当忽略电容器边缘效应时，对图示平行极板电容器，电容量为 + S r d _ * * 变介电常数式电容传感器 介质变化型电容传感器的极距、有效作用面积不变，被测量的变化使其极板之间的介质情况发生变化。 主要用来测量两极板之间的介质的某些参数的变化，如介质厚度、介质湿度、液位等。 * * 介质变化型电容传感器结构 * * 3.变介质型电容式传感器
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电容式传感器原理和应用.ppt
低频时，传感器电容的阻抗非常大，L和Rs的影响可忽略；等效电容Ce=C0+Cp；等效电阻Re≈Rg。低频等效电路如下图所示。高频时，电容的阻抗变小，L和Rs的影响不可忽略，漏电的影响可忽略，其中Ce=C0+Cp，而Re≈Rs。高频等效电路如下图所示。图4-9低频等效电路 图4-10高频等效电路4.3特点及应用中存在的问题此时电容传感器的等效灵敏度为在这种情况下，每当改变激励频率或者更换传输电缆时都必须对测量系统重新进行标定。根据高频等效电路，由于电容传感器电容量一般都很小，电源频率即使采用几兆赫，容抗仍很大，而Rg和Rs很小可以忽略，因此：当电容式传感器的供电电源频率较高时，传感器的灵敏度由k
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电容式传感器 课件 .pdf
第3章电容式传感器
3.1电容式传感器
3.2电容式传感器的输出电路及等效电路
3.3影响电容传感器精度的因素及提高精度的措
施
3.4电容式传感器的应用
1
基本要求
1.掌握电容式传感器基本工作原理、类型、线
性、灵敏度
2.理解电容式传感器的输出电路及等效电路
3.了解影响电容传感器精度的因素及提高精度
的措施
4.掌握电容式传感器的典型应用
2
什么是电容器？
❖电容器由两个用介质（固体、液体或
气体）或真空隔开的电导体构成。
导体上的电荷
Q
C
V导体之间的电压差
3
概述
❖概念:电容式传感器是将被测非电量的变化
转换为电容量变化的一种传感器。
❖优点：测量范围大、灵敏度高、结构
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传感器(电容式)简介.ppt
1、电容式传感器的工作原理？怎么分类 3、什么是电容式液位计？工作原理？图片？ 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。 4、什么是电容式限位液位计？工作原理？图片？ 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。 液位限位传感器的设定 智能化液位传感器的设定方法十分简单：用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该设定。正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报警信号和控制信号。
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第05章_电容式传感器.ppt
特点： 脉冲宽度调制电路对传感器元件的线性要求不高，不论是极距变化型或面积变化型，其输出都与输入变化量成线性关系； 不需要调解电路，只要经过低通滤波器就可以得到直流输出； 调宽脉冲频率的变化对输出无影响； 由于都采用直流稳压电源供电，不存在对波形及频率的要求。 航空与机械工程学院 第四章 电感式传感器 航空与机械工程学院 第五章 电容式传感器 第五章 电容式传感器 各种电容式传感器 电容式接近开关 电容式指纹传感器 电容式变送器 差压传感器 ? 以电容器为敏感元件，将机械位移量转换为电容量变化的传感器称为电容式传感器。 电容式位移传感器的位移测量范围在1um