第3章 電容式傳感器及應(yīng)用

1、2022-3-201第第3 3章章 電容式傳感器及應(yīng)用電容式傳感器及應(yīng)用2022-3-202引言引言n電容式傳感器是將電容式傳感器是將被測非電量的變化被測非電量的變化轉(zhuǎn)化為電容變化量轉(zhuǎn)化為電容變化量的一種傳感器。的一種傳感器。 n結(jié)構(gòu)簡單、分辨力高、可非接觸測量，結(jié)構(gòu)簡單、分辨力高、可非接觸測量，并能在高溫、輻射和強烈震動等惡劣并能在高溫、輻射和強烈震動等惡劣條件下工作條件下工作 。n很有發(fā)展前途的傳感器很有發(fā)展前途的傳感器 。2022-3-203目錄目錄l3.1、電容式傳感器工作原理及類型；、電容式傳感器工作原理及類型； l3.2、電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路；、電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路； l3.3

2、、電容式傳感器的應(yīng)用；、電容式傳感器的應(yīng)用； 2022-3-2043.1、電、電容式傳感器工作原理及類型容式傳感器工作原理及類型n由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成的平板由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成的平板電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為其電容量為n保持其中兩個參數(shù)不變保持其中兩個參數(shù)不變，僅改變其中一個參數(shù)僅改變其中一個參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，通，通過測量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。過測量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。n電容式傳感器工作方式可分為電容式傳感器工作方式可分為變極距式變極距式、變面變面積式和變介質(zhì)

3、式積式和變介質(zhì)式3種類型。種類型。 ACd2022-3-2052022-3-2063.1.3變面積型電容傳感器2022-3-2073.1.1、變、變面積式電容傳感器面積式電容傳感器 n面積變化式電容傳感器在工作時的面積變化式電容傳感器在工作時的極距、極距、介質(zhì)等保持不變，介質(zhì)等保持不變，被測量的變化使其被測量的變化使其有有效作用面積發(fā)生改變效作用面積發(fā)生改變。n變面積式電容傳感器的兩個極板中，變面積式電容傳感器的兩個極板中，一一個是固定不動的個是固定不動的，稱為定極板稱為定極板，另一個另一個是可移動的是可移動的，稱為動極板稱為動極板。2022-3-208面積變化型電容傳感器原理面積變化型電容傳

4、感器原理 2022-3-209（a）為平板形位移電容傳感器。）為平板形位移電容傳感器。 n設(shè)兩個相同極板的長為設(shè)兩個相同極板的長為b，寬為，寬為a，極板，極板間距離為間距離為d，當(dāng)動極板移動，當(dāng)動極板移動x后，電容后，電容Cx也隨之改變。也隨之改變。n電容的相對變化量和靈敏度為電容的相對變化量和靈敏度為nn 0()xax babxbCCCddd-CbKxd 常數(shù)常數(shù)2022-3-2010（b b）為角位移形式的電容傳感器。為角位移形式的電容傳感器。 n當(dāng)動極板有一角位移時，兩極板的相對當(dāng)動極板有一角位移時，兩極板的相對面積面積A也發(fā)生改變，導(dǎo)致兩極板間的電容也發(fā)生改變，導(dǎo)致兩極板間的電容量發(fā)生

5、變化：量發(fā)生變化： 當(dāng)當(dāng) 時時 當(dāng)當(dāng) 時時 000ACd000(1)(1)ACCd2022-3-2011推導(dǎo)推導(dǎo)過程過程:n其其靈敏靈敏度為：度為：n是電容與角位移成線性關(guān)系。是電容與角位移成線性關(guān)系。n變面積式電容傳感器的輸出是線性的，靈敏度變面積式電容傳感器的輸出是線性的，靈敏度K是一常數(shù)。是一常數(shù)。 ddCAKd 00(1)(1)ACCd2022-3-20123.1.23.1.2、變、變極距式電容傳感器極距式電容傳感器 n兩極板的兩極板的有效作用面積及極板間的介質(zhì)有效作用面積及極板間的介質(zhì)保持不變，保持不變，則電容量則電容量C隨極距隨極距d按非線性按非線性關(guān)系變化，關(guān)系變化， 2022-

6、3-2013電容值電容值 n動極板動極板2未動時傳感器初始電容未動時傳感器初始電容n（ ）。）。 n當(dāng)動極板當(dāng)動極板2向上移向上移動動x值后，值后， xC00ACd0C00000(1)1xCAxCCxdxdxd2022-3-2014結(jié)論分析結(jié)論分析n當(dāng)當(dāng) 時時n n變變極距式電容傳感器的靈敏度極距式電容傳感器的靈敏度為常數(shù)為常數(shù)n 00000(1)1xCAxCCxdxdxd0 xd00(1)xxCCd0200ddCCAKxddn極距變化型電容傳感器的靈敏度與極距的平方極距變化型電容傳感器的靈敏度與極距的平方成反比成反比，極距越小靈敏度越高。但極距越小靈敏度越高。但 過小，容易引起電容器過小，容

7、易引起電容器擊穿或短路。為此，擊穿或短路。為此，極板間可采用高介電常數(shù)的材料極板間可采用高介電常數(shù)的材料（云母、塑料膜等）作介（云母、塑料膜等）作介質(zhì)質(zhì)。0d2022-3-2015圖圖4-4 4-4 變極距型電容變極距型電容傳感器特性曲線傳感器特性曲線 在在實際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，實際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，常采用差常采用差動結(jié)構(gòu)動結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)原理如。其結(jié)構(gòu)原理如圖所圖所示。示。當(dāng)動極板上下移動時當(dāng)動極板上下移動時，即，即其中其中一個電容量增大，而另一個電容量則相應(yīng)地一個電容量增大，而另一個電容量則相應(yīng)地減少，減少， C1C1和和C2C2成成差動變化差動變化 。以消

8、除非線性因素造成的測量誤差。以消除非線性因素造成的測量誤差。 2022-3-2016差動差動平板式電容傳感器平板式電容傳感器目的：目的：提高靈敏度提高靈敏度; ;減小非線性誤差減小非線性誤差; ;.)()(1 /11302000001ddddddCddCC.)()(1 /11302000002ddddddCddCC.)(2)(2)(250300021ddddddCCCC靈敏度：靈敏度：200022dAdCdCKl差動工作方式，電容傳感器的靈敏度提差動工作方式，電容傳感器的靈敏度提高了一倍，非線性得到了很大的高了一倍，非線性得到了很大的改善。改善。2022-3-20173.1.3 、變、變介電常

9、數(shù)式電容傳感器介電常數(shù)式電容傳感器 n介質(zhì)變化型電容傳感器的極距、有效作介質(zhì)變化型電容傳感器的極距、有效作用面積不變，被測量的變化使其用面積不變，被測量的變化使其極板之極板之間的介質(zhì)情況發(fā)生變化。間的介質(zhì)情況發(fā)生變化。n主要用來測量兩極板之間的介質(zhì)的某些主要用來測量兩極板之間的介質(zhì)的某些參數(shù)的變化，如參數(shù)的變化，如介質(zhì)厚度、介質(zhì)濕度、介質(zhì)厚度、介質(zhì)濕度、液位等。液位等。2022-3-2018介質(zhì)變化型電容傳感器結(jié)構(gòu)介質(zhì)變化型電容傳感器結(jié)構(gòu) 2022-3-2019l電容增量與被測液位的高度成線性關(guān)系電容增量與被測液位的高度成線性關(guān)系 。lK K是常數(shù)，成線性關(guān)系是常數(shù)，成線性關(guān)系 。dDhCdD

10、hdDHdDhdDhHCCCln) 1(2ln) 1(2ln2ln2ln)(210010010021002lnHCDddDhdCdKdDhCCCln2ln) 1(201100；2022-3-2020n只只要測出傳感器電容要測出傳感器電容C的大小，就可得到的大小，就可得到液位液位hx。 2022-3-20212022-3-2022l變介質(zhì)型電容式傳感器變介質(zhì)型電容式傳感器n平板式000100001200000021,)()(21dbLCdLbCdLLLbcccrrrrr注意： 電容變化與電介質(zhì)的移動量電容變化與電介質(zhì)的移動量L L成線成線性關(guān)系性關(guān)系; ; 式中式中:L:L0 0, b, b0

11、0極板長度極板長度和寬度和寬度; ; 可用來可用來測量紙張、絕緣薄膜等的厚測量紙張、絕緣薄膜等的厚度，也可用來測量糧食、紡織器、度，也可用來測量糧食、紡織器、木材或煤等非導(dǎo)電固體介質(zhì)的濕度木材或煤等非導(dǎo)電固體介質(zhì)的濕度; ; 0000) 1(2LLcccccr電容的變化與電介質(zhì)電容的變化與電介質(zhì)r2r2的移動量的移動量L L呈線性呈線性關(guān)系。關(guān)系。2022-3-20233.23.2、電、電容式傳感器容式傳感器的測量轉(zhuǎn)的測量轉(zhuǎn)換電路換電路n電容傳感器將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容電容傳感器將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容的變化后，還需由的變化后，還需由后接的轉(zhuǎn)換電路將電后接的轉(zhuǎn)換電路將電容的變化進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電

12、壓、電流或頻容的變化進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率的變化率的變化。 2022-3-2024轉(zhuǎn)換電路的組成部分轉(zhuǎn)換電路的組成部分1運算放大式電路運算放大式電路;2交流電橋交流電橋 ;3調(diào)頻電路調(diào)頻電路; 4脈沖寬度調(diào)制電路脈沖寬度調(diào)制電路 ;5二極管雙二極管雙T型交流電橋型交流電橋 ;2022-3-20253.2.13.2.1、 運算放大器運算放大器00001ICjIZUCixxxCOICjIZUx1xxIIII000；運算放大器的特點：放大運算放大器的特點：放大倍數(shù)大、輸入阻抗高倍數(shù)大、輸入阻抗高 在理想運算放大器中，根據(jù)“虛短”和“虛斷”，0為“虛地”，i=0，于是有：則：則：ixOUCCU0

13、“-”說明輸出與輸入反相說明輸出與輸入反相2022-3-20263.2.1、運算放大器式電路、運算放大器式電路運算放大器要求：運算放大器要求：輸入阻抗高（避免泄輸入阻抗高（避免泄漏）、放大倍數(shù)大（接近理想放大器）漏）、放大倍數(shù)大（接近理想放大器）ixoUCCUdACxdAUCUio特點：特點：n1.1.輸出電壓與極板距離輸出電壓與極板距離d d成正比成正比n2.2.為保證儀器精度為保證儀器精度, ,還要求電源電還要求電源電壓的幅值和固定電容穩(wěn)定壓的幅值和固定電容穩(wěn)定圖圖3-10 3-10 運算放大器式運算放大器式電路原理圖電路原理圖2022-3-20270CAuuo 若若C Cx x是變面積式

14、電容傳感器，則將傳感器電容是變面積式電容傳感器，則將傳感器電容C Cx x與與固定電容固定電容C C交換位置，也可得到線性特性。交換位置，也可得到線性特性。為了保證測為了保證測量精度，量精度，要求電源電壓要求電源電壓u u和固定電容和固定電容C C必須穩(wěn)定。必須穩(wěn)定。式式(3-(3-18)18)中中“一一”號表示運算放大器的輸出電壓號表示運算放大器的輸出電壓u uo o與電源電與電源電壓壓uiui反反相相: :由于由于CxCx變化小變化小, ,所以該電路實現(xiàn)起來困難所以該電路實現(xiàn)起來困難. .(3-18)ixOUCCU02022-3-20282交流電橋交流電橋n將電容傳感器將電容傳感器的兩個電

15、容作為交流電橋的兩個電容作為交流電橋的兩個橋臂的兩個橋臂，通過電橋把電容的變化轉(zhuǎn)，通過電橋把電容的變化轉(zhuǎn)換成電橋輸出電壓的變化。電橋通常采換成電橋輸出電壓的變化。電橋通常采用由電阻用由電阻-電容、電感電容、電感-電容組成的交流電容組成的交流電橋，圖電橋，圖3-6為為電感電感-電容電橋電容電橋。 2022-3-2029分析分析n變壓器的兩個二次繞組變壓器的兩個二次繞組L1、L2與差動電容傳與差動電容傳感器的兩個電容感器的兩個電容C1、C2作為電橋的作為電橋的4個橋臂，個橋臂，由高頻穩(wěn)幅的交流電源為電橋供電。電橋的輸由高頻穩(wěn)幅的交流電源為電橋供電。電橋的輸出為一調(diào)幅值，出為一調(diào)幅值，經(jīng)放大、相敏檢

16、波、濾波后，經(jīng)放大、相敏檢波、濾波后，獲得與被測量變化相對應(yīng)的輸出獲得與被測量變化相對應(yīng)的輸出，最后為儀表，最后為儀表顯示記錄。顯示記錄。 2022-3-2030測量電路測量電路: :電橋電路電橋電路 120212ZZEUZZ120212CCEUCC111Zj c 交流電橋的輸出電壓為：交流電橋的輸出電壓為：002EUv 輸出與位移成理想線性關(guān)系輸出與位移成理想線性關(guān)系2022-3-20313.調(diào)頻電路調(diào)頻電路n把傳感器接入調(diào)頻振蕩器的把傳感器接入調(diào)頻振蕩器的LC諧振網(wǎng)絡(luò)諧振網(wǎng)絡(luò)中，被測量的變化引起中，被測量的變化引起傳感器電容的變傳感器電容的變化，繼而導(dǎo)致振蕩器諧振頻率的變化?；^而導(dǎo)致振

17、蕩器諧振頻率的變化。頻率的變化經(jīng)過鑒頻器轉(zhuǎn)換成電壓的變頻率的變化經(jīng)過鑒頻器轉(zhuǎn)換成電壓的變化，經(jīng)過放大器放大后輸出。化，經(jīng)過放大器放大后輸出。 2022-3-20323.2.3 3.2.3 調(diào)頻電路調(diào)頻電路 調(diào)頻電路是將電容傳感器與電容、電感元件構(gòu)成振蕩器的諧調(diào)頻電路是將電容傳感器與電容、電感元件構(gòu)成振蕩器的諧振回路，如圖振回路，如圖3-103-10所示。所示。圖中圖中C Cx x是電容傳感器，是電容傳感器，C Cc c是傳感器引線是傳感器引線分布電容，分布電容，C C和和L L是諧振回路的固有電容、電感是諧振回路的固有電容、電感。當(dāng)電容傳感器工。當(dāng)電容傳感器工作時，電容量發(fā)生變化，導(dǎo)致振蕩器的

18、振蕩頻率發(fā)生變化。但振作時，電容量發(fā)生變化，導(dǎo)致振蕩器的振蕩頻率發(fā)生變化。但振蕩頻率變化的同時，振蕩器輸出幅值也發(fā)生改變，為此在振蕩器蕩頻率變化的同時，振蕩器輸出幅值也發(fā)生改變，為此在振蕩器之后加入限幅環(huán)節(jié)，然后通過鑒頻電路將頻率變化轉(zhuǎn)換為電壓變之后加入限幅環(huán)節(jié)，然后通過鑒頻電路將頻率變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，再經(jīng)放大器放大后即可顯示或記錄。化，再經(jīng)放大器放大后即可顯示或記錄。 圖圖3-10 3-10 調(diào)頻電路調(diào)頻電路l振蕩器的振蕩頻率為振蕩器的振蕩頻率為 : :21LCfl式中：式中：CC諧振回路的總電容，諧振回路的總電容，C=Cx+Cc+C2022-3-2033 當(dāng)傳感器尚未工作時，傳感器電容為

19、初始值當(dāng)傳感器尚未工作時，傳感器電容為初始值C Cx x=C=C0 0，振蕩，振蕩器的振蕩頻率為器的振蕩頻率為: : )(210CCCLfcol當(dāng)傳感器工作時，當(dāng)傳感器工作時，C Cx x=C=C0 0士士C C，震蕩器的振蕩頻率為，震蕩器的振蕩頻率為: : 振振蕩器輸出是一個受被測信號調(diào)制的調(diào)頻波，蕩器輸出是一個受被測信號調(diào)制的調(diào)頻波，中心頻率中心頻率f f0 0一般一般選在選在1MHz1MHz以上以上。調(diào)頻電路的靈敏度較高，可以測量。調(diào)頻電路的靈敏度較高，可以測量0.01m0.01m級甚至級甚至更小的位移變化量。輸出調(diào)頻波易于用數(shù)字儀器測量，便于與計算更小的位移變化量。輸出調(diào)頻波易于用數(shù)字

20、儀器測量，便于與計算機(jī)通信，機(jī)通信，抗干擾能力強，可以發(fā)送、接收以實現(xiàn)遙測遙控?？垢蓴_能力強，可以發(fā)送、接收以實現(xiàn)遙測遙控。2022-3-20344脈沖寬度調(diào)制電路脈沖寬度調(diào)制電路n脈沖寬度調(diào)制電路（脈沖寬度調(diào)制電路（PWM）是利用）是利用傳感器的傳感器的電容充放電使電路輸出脈沖的占空比隨電容式電容充放電使電路輸出脈沖的占空比隨電容式傳感器的電容量變化而變化傳感器的電容量變化而變化，然后通過低通濾，然后通過低通濾波器得到對應(yīng)于被測量變化的直流信號。波器得到對應(yīng)于被測量變化的直流信號。 2022-3-20353.2.3、脈沖寬度調(diào)制電路、脈沖寬度調(diào)制電路nC1充電,VF 。當(dāng)VF Uc時,Q=0

21、,信號反轉(zhuǎn),Q=1。C1經(jīng)D1放電。nC2充電,VG 。當(dāng)VG Uc時,Q=0，Q=1,再次反轉(zhuǎn)。C2經(jīng)D2放電。C C1 1和和C C2 2為為差動電容差動電容2022-3-20362022-3-20373.2.3、脈沖寬度調(diào)制電路、脈沖寬度調(diào)制電路uAuBuABtttU1U1U0000T10UcuFtT20UcuGt輸出電壓輸出電壓U Uo o, ,值為值為A A、B B 兩點電兩點電壓平均值壓平均值u uA A與與u uB B之差，即之差，即1212112121211oUTTTTUTTTUTTTuuUBA式中式中: :T T1 1、T T2 2分別為分別為C C1 1、C C2 2充至充

22、至U Uc c需要的時間需要的時間, ,即即A A點和點和B B點的脈沖點的脈沖寬度寬度; ;U U1 1為觸發(fā)器輸出的高電位。為觸發(fā)器輸出的高電位。2022-3-20383.2.3、脈沖寬度調(diào)制電路、脈沖寬度調(diào)制電路1212112121211oUTTTTUTTTUTTTuuUBAn設(shè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出高電平設(shè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出高電平U U1 1，低電平，低電平0,R0,R1 1=R=R2 2UcUUCRT11111lnUcUUCRT11222ln1012121CCUUCCCCuAB當(dāng)當(dāng)d d1 1=d=d0 0-d,d-d,d2 2=d=d0 0+d+d時時, ,有有10UdduAB直流輸出電壓

23、直流輸出電壓u uABAB與極與極距變化量成正比。距變化量成正比。10ABuU或或2022-3-20396.2.3、脈沖寬度調(diào)制電路、脈沖寬度調(diào)制電路對于差動式變極距型電容式傳感器對于差動式變極距型電容式傳感器, , 對于差動式變面積型電容式傳感器對于差動式變面積型電容式傳感器, ,10oUU1oUAAU (3-29)(3-30)2022-3-2040 如圖所示如圖所示: :當(dāng)傳感器沒有輸入時當(dāng)傳感器沒有輸入時, C, C1 1 = C = C2 2 。電路工作原理如下。電路工作原理如下: : 當(dāng)當(dāng)e e為正半周時為正半周時, , 二極管二極管V VD1D1導(dǎo)通、導(dǎo)通、V VD2D2截止截止,

24、 , 于是電容于是電容C C1 1充電充電; ; 在隨后負(fù)在隨后負(fù)半周出現(xiàn)時半周出現(xiàn)時, , 電容電容C C1 1上的電荷通過電阻上的電荷通過電阻R R1 1, , 負(fù)載電阻負(fù)載電阻R RL L放電放電, , 流過流過R RL L的電流為的電流為I I1 1 。 在負(fù)半周內(nèi)在負(fù)半周內(nèi), V, VD2D2導(dǎo)通、導(dǎo)通、V VD1D1截止截止, , 則電容則電容C C2 2充電充電; ; 在隨后出現(xiàn)正半周時在隨后出現(xiàn)正半周時, , C C2 2通過電阻通過電阻R R2 2, , 負(fù)載電阻負(fù)載電阻R RL L放電放電, , 流過流過R RL L的電流為的電流為I I2 2 。 根據(jù)上面所給的條件根據(jù)上

25、面所給的條件, , 則電流則電流I I1 1 =I =I2 2, , 且方向相反且方向相反, , 在一個周期內(nèi)流過在一個周期內(nèi)流過R RL L的平均電流為零。的平均電流為零。5、 二極管雙二極管雙T型交流電橋型交流電橋2022-3-2041 若傳感器輸入不為若傳感器輸入不為 0, 則則C1 C2, 那么那么I1I2, 此時此時RL上必上必定有信號輸出定有信號輸出, 其輸出在一個周期內(nèi)的平均值為其輸出在一個周期內(nèi)的平均值為:TRIULL10dttItIT)()(201LR)()()2(212ccfURRRRRRiLLLl式中式中f為電源頻率。為電源頻率。l當(dāng)當(dāng)RL已知已知, 式中式中R（R+2R

26、L）/（R+RL）2RL = M（常數(shù)）；（常數(shù)）； l則則 Uo=Ui fM(C1-C2) ；2022-3-20423.3、電容式傳感器的應(yīng)用、電容式傳感器的應(yīng)用n電容式傳感器不但應(yīng)用于位移、振動、電容式傳感器不但應(yīng)用于位移、振動、角度、加速度及荷重等機(jī)械量的精密測角度、加速度及荷重等機(jī)械量的精密測量，還廣泛應(yīng)用于壓力、差壓力、液位、量，還廣泛應(yīng)用于壓力、差壓力、液位、料位、濕度、成分含量等參數(shù)的測量。料位、濕度、成分含量等參數(shù)的測量。2022-3-2043分類分類1電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān) ;2電容式油量表電容式油量表 ;3電容式差壓傳感器電容式差壓傳感器 ;4電容測厚儀電容測厚儀;

27、2022-3-20441電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān)檢檢測測極極板板充填樹脂充填樹脂測量轉(zhuǎn)換電測量轉(zhuǎn)換電路路塑料外殼塑料外殼靈敏度調(diào)節(jié)電位器靈敏度調(diào)節(jié)電位器工作指示燈工作指示燈信號電纜信號電纜2022-3-2045電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān)2022-3-2046振蕩電路振蕩電路感應(yīng)電極感應(yīng)電極被測物體被測物體1 1、應(yīng)用、應(yīng)用: :電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān) 測量頭構(gòu)成電容器的一個極板，另一個極板是物體本身，當(dāng)測量頭構(gòu)成電容器的一個極板，另一個極板是物體本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路

28、狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此便可控使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。制開關(guān)的接通和關(guān)斷。 接近開關(guān)的檢測物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的接近開關(guān)的檢測物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。液體或粉狀物體。l電容式傳感器的結(jié)構(gòu)原理電容式傳感器的結(jié)構(gòu)原理2022-3-2047工作過程（工作過程（1）n當(dāng)當(dāng)沒有物體靠近檢測極時，檢測板與大地間的電沒有物體靠近檢測極時，檢測板與大地間的電容量容量C非常小非常小，它與電感，它與電感L構(gòu)成高品質(zhì)因數(shù)（構(gòu)成高品質(zhì)因數(shù)（Q）的的LC振蕩電路，振蕩電路，Q=1/CR。n當(dāng)被檢測物體為地電位的導(dǎo)電當(dāng)被檢測物體

29、為地電位的導(dǎo)電體時體時，檢測極板，檢測極板對對被檢測物體被檢測物體電電容容C增大增大，LC振蕩電路的振蕩電路的Q值將下值將下降，導(dǎo)致振蕩器停振。降，導(dǎo)致振蕩器停振。 n根據(jù)輸出電壓根據(jù)輸出電壓U0的大小，可大致判定被測物接近的大小，可大致判定被測物接近的程度。的程度。2022-3-20482.2.電容式油量表電容式油量表11油料油料 22電容器電容器 33伺服電伺服電機(jī)機(jī) 44減速器減速器 55指示表盤指示表盤當(dāng)油箱中注入油時，液位上升當(dāng)油箱中注入油時，液位上升至至h h處，電容的變化量處，電容的變化量CCX X與與h h成正比，電容為成正比，電容為C CX X=C=CX0X0+C+CX X。此時，電橋失去平衡，電橋的此時，電橋失去平衡，電橋的輸出電壓輸出電壓U U0 0經(jīng)放大后驅(qū)動伺服經(jīng)放大后驅(qū)動伺服電動機(jī)，由減速箱減速后帶動電動機(jī)，由減速箱減速后帶動指針順時針偏轉(zhuǎn)，同時帶動指針順時針偏轉(zhuǎn)，同時帶動R RP P滑動，使滑動，使R RP P的阻值增大，當(dāng)?shù)淖柚翟龃?，?dāng)R RP P阻值達(dá)到一定值時，電橋又達(dá)阻值達(dá)到一定值時