電容式傳感器工作原理以及結(jié)構(gòu)形式

1、關(guān)于電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)形式第一張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.20221第一節(jié) 電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)形式 上式中，哪幾個(gè)參量是變量？可以做成哪幾種類型的電容傳感器？ 電容傳感器的基本理想公式為第二張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.20222第一節(jié) 電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)形式 改變A、d、 三個(gè)參量中的任意一個(gè)量，均可使平板電容的電容量C 改變。 固定三個(gè)參量中的兩個(gè)，可以做成三種類型的電容傳感器。 電容傳感器的基本理想公式為第三張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.20223一、變面積式電容傳感器 圖a是平板形直

2、線位移式結(jié)構(gòu)，其中極板1可以左右移動(dòng)，稱為動(dòng)極板。極板2固定不動(dòng)，稱為定極板。圖b是同心圓筒形變面積式傳感器。外圓筒不動(dòng)，內(nèi)圓筒在外圓筒內(nèi)作上、下直線運(yùn)動(dòng)。圖c是一個(gè)角位移式的結(jié)構(gòu)。極板2的軸由被測(cè)物體帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)一個(gè)角位移 度時(shí)，兩極板的遮蓋面積A就減小，因而電容量也隨之減小。第四張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.20224變面積式電容傳感器的特性 變面積式電容傳感器的輸出特性是線性的，靈敏度是常數(shù)。這一類傳感器多用于檢測(cè)直線位移、角位移、尺寸等參量。 請(qǐng)畫出變面積式電容傳感器的輸出特性曲線！第五張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.20225二、變極距式電

3、容傳感器 當(dāng)動(dòng)極板受被測(cè)物體作用引起位移時(shí)，改變了兩極板之間的距離d，從而使電容量發(fā)生變化。 實(shí)際使用時(shí)，總是使初始極距d0盡量小些，以提高靈敏度，但這也帶來了變極距式電容器的行程較小的缺點(diǎn)。第六張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.20226變極距式電容傳感器的特性曲線 從圖中可以看到，為了提高靈敏度，應(yīng)使當(dāng)d0小些還是大些？當(dāng)變極距式電容傳感器的初始極距d0較小時(shí)，它的測(cè)量范圍變大還是變??？ a） 結(jié)構(gòu)示意圖 b）電容量與極板距離的關(guān)系1定極板 2動(dòng)極板 第七張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.20227三、變介電常數(shù)式 因?yàn)楦鞣N介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)不同，所

4、以在電容器兩極板間插入不同介質(zhì)時(shí)，電容器的電容量也就不同。表5-1 幾種介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)第八張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.20228變介電常數(shù)式電容傳感器的用途 根據(jù)表5-1，分析不同介質(zhì)對(duì)變介電常數(shù)電容器的影響。在電容器兩極板間插入干的紙和潮濕的紙時(shí)，哪一種情況下的電容量大？可以用于測(cè)量什么非電量？第九張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.20229第二節(jié) 電容式傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 （調(diào)頻電路 ） 調(diào)頻電路將電容式傳感器作為 LC 振蕩器諧振回路的一部分，當(dāng)電容傳感器工作時(shí)，電容Cx 發(fā)生變化，就使振蕩器的頻率 f 產(chǎn)生相應(yīng)的變化。 電容式傳感器的

5、調(diào)頻電路與電渦流傳感器有何區(qū)別？式中哪些量是變量？第十張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202210調(diào)頻（FM）電路TTL電平的高電平和低電平電壓范圍分別是多少伏？ 第十一張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202211第三節(jié) 電容式傳感器的應(yīng)用 電容器的容量受三個(gè)因素影響，即：極距x、相對(duì)面積A 和極間介電常數(shù) 。固定其中兩個(gè)變 量，電容量C 就是另一個(gè)變量的一元函數(shù)。只要想辦法將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成極距或者面積、介電常數(shù)的變化，就可以通過測(cè)量電容量這個(gè)電參數(shù)來達(dá)到非電量電測(cè)的目的。 第十二張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202212一

6、、電容式液位計(jì) 棒狀電極（金屬管）外面包裹聚四氟乙烯套管，當(dāng)被測(cè)液體的液面上升時(shí)，引起棒狀電極與導(dǎo)電液體之間的電容變大。 聚四氟乙烯外套第十三張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電容式液位限位傳感器 液位限位傳感器與液位變送器的區(qū)別在于：它不給出模擬量，而是給出開關(guān)量。當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，它輸出低電平。但也可以選擇輸出為高電平的型號(hào)。第十四張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202214液位限位傳感器的設(shè)定 智能化液位傳感器的設(shè)定方法十分簡(jiǎn)單： 用手指壓住設(shè)定按鈕，當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，放開按鈕，智能儀器就記住該設(shè)定。正常使用時(shí)，當(dāng)水位高于該點(diǎn)后，即可發(fā)出報(bào)警信號(hào)和控制信

7、號(hào)。設(shè)定按鈕第十五張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202215智能化液位限位傳感器的設(shè)定按鈕超限燈正常工作指示燈設(shè)定按鈕電源 指示燈第十六張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202216二、硅微加工加速度傳感器 圖示加速度傳感器以微細(xì)加工技術(shù)為基礎(chǔ)，既能測(cè)量交變加速度（振動(dòng)），也可測(cè)量慣性力或重力加速度。其工作電壓為2.75.25V，加速度測(cè)量范圍為數(shù)個(gè)g，可輸出與加速度成正比的電壓也可輸出占空比正比于加速度的PWM 脈沖。第十七張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202217微加工三軸加速度傳感器技術(shù)指標(biāo)： 靈敏度：500mV/g ，

8、 量程：10g， 頻率范圍：0.5-2000Hz，安裝諧振點(diǎn):8kHz ， 分辨力：0.00004g ， 重量：200g ， 安裝螺紋：M5 mm ， 線性誤差：1% 第十八張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202218硅微加工加速度傳感器原理 1加速度測(cè)試單元 2信號(hào)處理電路 3襯底 4底層多晶硅（下電極） 5多晶硅懸臂梁 6頂層多晶硅（上電極）第十九張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202219 利用微電子加工技術(shù)，可以將一塊多晶硅加工成多層結(jié) 構(gòu)。在硅襯底上，制造出三個(gè)多晶硅電極，組成差動(dòng)電容C1、C2。圖中的底層多晶硅和頂層多晶硅固定不動(dòng)。中間層

9、多晶硅是一個(gè)可以上下微動(dòng)的振動(dòng)片。其左端固定在襯底上，所以相當(dāng)于懸臂梁。 當(dāng)它感受到上下振動(dòng)時(shí)，C1、C2呈差動(dòng)變化。與加速度測(cè)試單元封裝在同一殼體中的信號(hào)處理電路將C 轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓。它的激勵(lì)源也做在同一殼體內(nèi)，所以集成度很高。由于硅的彈性滯后很小，且懸臂梁的質(zhì)量很輕，所以頻率響應(yīng)可達(dá)1kHz以上，允許加速度范圍可達(dá)10g 以上。 如果在殼體內(nèi)的三個(gè)相互垂直方向安裝三個(gè)加速度傳感器，就可以測(cè)量三維方向的振動(dòng)或加速度。第二十張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202220加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用 加速度傳感器安裝在轎車上，可以作為碰撞傳感器。當(dāng)測(cè)得的負(fù)加速度值超過設(shè)定值

10、時(shí)， 微處理器據(jù)此判斷發(fā)生了碰 撞，于是就啟動(dòng)轎車前部的折疊式安全氣囊迅速充氣而膨脹，托住駕駛員及前排乘員的胸部和頭部。 裝有傳感器的假人氣囊第二十一張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202221汽車氣囊的保護(hù)作用 使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣 。 第二十二張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202222汽車氣囊對(duì)駕駛員的保護(hù)作用第二十三張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202223利用加速度傳感器實(shí)現(xiàn) 延時(shí)起爆的鉆地炸彈傳感器安裝位置第二十四張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202

11、224三、濕敏電容 利用具有很大吸濕性的絕緣材料作為電容傳感器的介質(zhì)，在其兩側(cè)面鍍上多孔性電極。當(dāng)相對(duì)濕度增大時(shí)，吸濕性介質(zhì)吸收空氣中的水蒸氣，使兩塊電極之間的介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)大為增加（水的相對(duì)介電常數(shù)為80），所以電容量增大。 第二十五張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202225濕敏電容外形吸水高分子薄膜第二十六張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202226濕敏電容模塊及傳感器外形第二十七張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202227濕敏電容傳感器的安裝使用在野外的使用帶報(bào)警器的家庭使用型第二十八張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于202

12、2年6月09.08.202228多孔性氧化鋁濕敏電容傳感器外形 第二十九張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202229四、電容式油量表 機(jī)械式油量表： 在油箱內(nèi)，裝有類似衛(wèi)生間水箱里的浮球，通過杠桿帶動(dòng)電阻絲式圓盤電位器，由電流表指示出油量。第三十張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202230電容式油量表 當(dāng)油箱中注滿油時(shí)，液位上升，指針停留在轉(zhuǎn)角為m處。當(dāng)油箱中的油位降低時(shí)，電容傳感器的電容量Cx減小，電橋失去平衡，伺服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，指針逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)（示值減小），同時(shí)帶動(dòng)RP的滑動(dòng)臂移動(dòng)。當(dāng)RP阻值達(dá)到一定值時(shí)，電橋又達(dá)到新的平衡狀態(tài)，伺服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，指針

13、停留在新的位置（ x 處）。 該油量表屬于開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)？第三十一張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202231 上頁所示的油量表在傾斜狀態(tài)時(shí)可以使用嗎？為什么？ 該油量表可用于飛機(jī)油箱第三十二張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202232五、電容式接近開關(guān) 被檢測(cè)物體可以是導(dǎo)電體、介質(zhì)損耗較大的絕緣體、含水的物體（例如飼料、人體等） ；可以是接地的，也可以是不接地的。 調(diào)節(jié)接近開關(guān)尾部的靈敏度調(diào)節(jié)電位器，可以根據(jù)被測(cè)物不同來改變動(dòng)作距離。 第三十三張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202233電容式接近開關(guān)外形齊平式非齊平式第

14、三十四張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202234非齊平式接近開關(guān)的安裝 非齊平式安裝時(shí)，傳感器高于安裝支架，易損壞。第三十五張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202235全密封防水式遠(yuǎn)距離式（大量程）第三十六張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202236電容接近開關(guān)的規(guī)格第三十七張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202237電容式接近開關(guān)在液位測(cè)量控制中的使用第三十八張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202238 電容式接近開關(guān)在 液位物位測(cè)量控制中的使用第三十九張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月09.08.202239 電容式接近開關(guān)在物位測(cè)量控制中的使用演示第四十張，PPT