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动的容器的液位。不仅可作液位控制器，还能用于连续测量。 (1)安装形式 电容式液位计的安装形式因被测介质性质不同而有差别 右图为用来测量导电介质的单电极电容液位计，它只用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。 1-内电极；2-绝缘套 图为用于测量非导电介质的同轴双层电极电容式液位计。内电极和与之绝缘的同轴金属套组成电容的两极，外电极上开有很多流通孔使液体流入极板间。 1、2-内、外电极； 3-绝缘套； 4-流通孔 以上介绍的两种是最一般的安装方法，在有些特殊场合还有其它特殊安装形式，如大直径容器或介电系数较小的介质，为增大测量灵敏度，通常也只用一根电极，将其靠近容器壁安装，使它与容器壁构成电容器的两极；在测大型容器或非导电容器内装非导电介质时，可用两根不同轴的圆筒电极平行安装构成电容； 在测极低温度下的液态气体时，一个电容灵敏度太低。可取同轴多层电极结构，把奇数层和偶数层的圆筒分别连接在一起成为两组电极，变成相当于多个电容并联，以增加灵敏度。 图3-29 电容式料位传感器 D d 检测电路 测定电极 储罐 ε0 ε1 h 例3-5 电容式料位和液位传感器 测定电极安装在金属储罐的顶部，储罐的罐壁和测定电极之间形成了一个电容器。 上图中电容随料位高度h变化的关系为： 式中 k——比例常数； D——储罐的内径； d——测定电极的直径； h——被测物料的高度； ε0——空气的相对介电常数； ε1——被测物料的相对介电常数； 可以看出，两种介质的介电常数差别越大、D与d相差越小，传感器的灵敏度越高。 电容式传感器 完全固定结构 大尺寸 受金属部件影响 受噪音干扰 霍尼韦尔液位传感器 油量测量 当燃油增大，h2增大，△C也增大；燃油减少，h2减少，△C也减小。通过测量电容的大小就能知道油量的多少。 圆柱型电容传感器的电容为 图7-23 电容式料位计 1-金属电容； 2-测量电极； 3-辅助电极； 4-绝缘套 电容式料位计 电容式料位计不仅能测不同性质的液体，而且还能测量不同性质如块状、颗粒状、粉状、导电性、非导电性的物料。但因固体摩擦力大，容易“滞留”，产生虚假料位，因此一般不使用双层电极，而是只用一根电极棒。 电容式料位计在测量时，物料的温度、湿度、密度变化或掺有杂质时，会引起介电常数变化，产生测量误差。为了消除这一介质因素引起的测量误差，一般将一根辅助电极始终埋入被测物料中。辅助电极与测量电极(也称主电极)可以同轴，也可以不同轴。设辅助电极长L0，它相对于料位为零时的电容变化量为 ： 主电极的电容变化量为Cx ，则有： 由于L0是常数，因此料位变化仅与两个电容变化量之比有关，而介质因素波动所引起的电容变化对主电极与辅助电极是相同的，相比时被抵消掉，从而起到误差补偿作用。 湿度测量 湿敏电容一般用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等 HM1500湿度传感器 当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。 电容式键盘 常规的键盘有机械按键和电容按键两种。 电容式键盘是基于电容式开关的键盘，原理是通过按键改变电极间的距离产生电容量的变化，暂时形成震荡脉冲允许通过的条件。这种开关是无触点非接触式的，磨损率极小。 利用变极距型电容传感器实现信息转换 电容传声器 驻极体电容传声器 大膜片电容传声器 传声器（Microphone）即话筒，音译作麦克风，目前使用的话筒大多是动圈式和电容式。 电容传声器以振膜与后极板间的电容量变化通过前置放大器变换为输出电压。 第三章 小结 3.1 电容式传感器的工作原理及特性 3.2???? 电容式传感器的等效电路和测量电路 3.3 电容式传感器的特点及设计与应用中 存在的问题 3