传感器技术及应用（第二版）电容式传感器.pptx

电容式传感器;本章内容;学习目标;由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为

如果保持其中两个参数不变，而仅改变其中一个参数，就可把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路就可以转换为电量输出。因此，电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介电常数型3种。

;;4.1.1变极距型电容传感器

当传感器的?r和A为常数，初始极距为d0时，其初始电容量C0为

;;;;;在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性误差，大都采用差动式结构。

在差动式平板电容器中，当动极板位移Δd时，电容器C1的间隙d1变为d0-Δd，电容器C2的间隙d2变为d0+Δd,则;差动平板式电容传感器结构图;差动的好处：;;; ;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直线位移、角位移、尺寸等参量。

请画出变面积式电容传感器的输出特性曲线！;;4.1.3变介质型电容式传感器;根据表分析不同介质对变介电常数电容器的影响。在电容器两极板间插入干的纸和潮湿的纸时，哪一种情况下的电容量大？可以用于测量什么非电量？;;;;4.2电容式传感器的测量电路;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;4.3电容式传感器的应用;1.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）。;4.3.2电容式液位计

当两极板间的绝缘液体液位越高时，极板之间的电容量也就越大。

当被测介质是导电的液体（例如水溶液）且液罐是导电金属时，可以将液罐接地，并作为液位计的外电，这时内、外电极的极距只是聚四氟乙烯套管的壁厚。

;;;;;;电容式接近开关原理图;2024/2/15;2024/2/15;2024/2/15;2024/2/15;2024/2/15;2024/2/15;;;4-4如图4-22所示极板长度a=4cm，极板间距离d=0.2mm的正方形平板电容器。若用此变面积型传感器测量位移x，试计算该传感器的灵敏度。已知极板间介质为空气。;;拓展训练电容式接近开关测量物位

封闭式粮仓为了保证粮食的品质，必须经常倒库。在向粮仓装入粮食我们必须控制其上限，需要安装限位报警系统。粮食属于非导电介质，，因此粮仓中粮食的位置可以选用电容式接近开关来测量谷物高度（物位）并报警。试应用所了解的电容式接近开关工作原理，设计一个粮仓中粮食物位测量及报警系统，给出测量电路，并分析其工作原理。;回去总结