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;3.2、电容式传感器的测量转换电路;转换电路的组成部分;3.2.1、 运算放大器;3.2.1、运算放大器式电路; 若Cx是变面积式电容传感器，则将传感器电容Cx与固定电容C交换位置，也可得到线性特性。为了保证测量精度，要求电源电压u和固定??容C必须稳定。式(3-18)中“一”号表示运算放大器的输出电压uo与电源电压ui反相:由于Cx变化小,所以该电路实现起来困难.;2．交流电桥;分析;测量电路:电桥电路 ;3.调频电路;3.2.3 调频电路 调频电路是将电容传感器与电容、电感元件构成振荡器的谐振回路，如图3-10所示。图中Cx是电容传感器，Cc是传感器引线分布电容，C和L是谐振回路的固有电容、电感。当电容传感器工作时，电容量发生变化，导致振荡器的振荡频率发生变化。但振荡频率变化的同时，振荡器输出幅值也发生改变，为此在振荡器之后加入限幅环节，然后通过鉴频电路将频率变化转换为电压变化，再经放大器放大后即可显示或记录。 ; 当传感器尚未工作时，传感器电容为初始值Cx=C0，振荡器的振荡频率为: ;4．脉冲宽度调制电路;3.2.3、脉冲宽度调制电路;Date;3.2.3、脉冲宽度调制电路;3.2.3、脉冲宽度调制电路;6.2.3、脉冲宽度调制电路; 如图所示:当传感器没有输入时, C1 = C2 。电路工作原理如下: 当e为正半周时, 二极管VD1导通、VD2截止, 于是电容C1充电; 在随后负半周出现时, 电容C1上的电荷通过电阻R1, 负载电阻RL放电, 流过RL的电流为I1 。 在负半周内, VD2导通、VD1截止, 则电容C2充电; 在随后出现正半周时, C2通过电阻R2, 负载电阻RL放电, 流过RL的电流为I2 。 根据上面所给的条件, 则电流I1 =I2, 且方向相反, 在一个周期内流过RL的平均电流为零。; 若传感器输入不为 0, 则C1 ≠ C2, 那么I1≠I2, 此时RL上必定有信号输出, 其输出在一个周期内的平均值为:;3.3、电容式传感器的应用;分类;1．电容式接近开关;电容式接近开关;振荡电路;工作过程（1）;2.电容式油量表;工作原理;3.电容式差压传感器;这种传感器分辨率很高，常用交流电桥测量，如图所示。;4．电容测厚仪;下课了，休息休息！