差動(dòng)脈寬調(diào)制電路及電容傳感器應(yīng)用

1、差動(dòng)脈寬調(diào)制電路及電容傳感器應(yīng)用第1頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三差動(dòng)脈寬調(diào)制電路 工作原理：傳感器的電容器充放電時(shí)，電容量的變化使電路輸出的脈沖寬度隨之變化，經(jīng)低通濾波器得到與被測(cè)量變化相應(yīng)的直流信號(hào)。 圖中C1、C2為差動(dòng)式傳感器的兩個(gè) 電容（起始值相等），A1、A2是兩 個(gè)比較器，參考電壓為Ur。 第2頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三接通電源，A為高電平，B為低電平。由A端經(jīng)R1對(duì)C1充電至Uf=Ur ，比較器A1輸出脈沖使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)；A變低，B變高。C1經(jīng)VD1放點(diǎn)至零，B端經(jīng)R2對(duì)C2充電至Ug=Ur，A2輸出脈沖再次翻轉(zhuǎn)，A變

2、高，B變低，周而復(fù)始。A與B點(diǎn)電位高低的變化受C1，C2調(diào)制。 第3頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三 當(dāng)C1=C2時(shí) A與B兩點(diǎn)輸出的矩形脈沖寬度相等， 輸出電壓Uab平均值為零， 右圖為各點(diǎn)電壓波形。 第4頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三 當(dāng)C1C2時(shí) A點(diǎn)輸出的脈沖寬度大于B點(diǎn)， 輸出電壓Uab的平均值不為零， 右圖為各點(diǎn)電壓波形。第5頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三Uab經(jīng)低通濾波器得到直流電壓U0，表示為其中，UA，UB為A，B點(diǎn)的直流分量（平均值），T1與T2為C1與C2的充電時(shí)間設(shè)R1=R2=R，則有輸出電壓與

3、電容變化量代數(shù)和成正比。此電路要求直流電壓穩(wěn)定性要高，輸出電壓信號(hào)一般為0.11MHz，在配一個(gè)低通濾波器就可以得到直流信號(hào)。第6頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三電容傳感器的應(yīng)用 電容式傳感器不但應(yīng)用于位移、振動(dòng)、角度、加速度、荷重等機(jī)械量的測(cè)量，也廣泛應(yīng)用于壓力、差壓力、液壓、料份、成分含量等熱 工參數(shù)測(cè)量。1.電容壓力式傳感器2.電容式加速度傳感器3.電容式荷重傳感器4.振動(dòng)、位移測(cè)量?jī)x5.電容測(cè)厚傳感器6.電容式液位傳感器第7頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三電容壓力式傳感器第8頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三原理：利

4、用彈性膜片在壓力下變形所產(chǎn)生的位移來(lái)改變傳感器的電容。當(dāng)兩個(gè)腔的壓差增加時(shí)，膜片彎向低壓的一邊，微小的位移改變了玻璃片之間的電容，所以分辨率很高。采用LC振蕩線路或雙T電橋，可以測(cè)量壓力為00.75Pa的小壓力。第9頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三電容式加速度傳感器 它有兩個(gè)固定極板（與殼體絕緣）, 中間有一用彈簧片支撐的質(zhì)量塊，此質(zhì)量塊的兩個(gè)端面經(jīng)過(guò)磨平拋光后作為可動(dòng)極板（與殼體電連接）。當(dāng)傳感器殼體隨被測(cè)對(duì)象在垂直方向上作直線加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩電容的間隙發(fā)生變化，一個(gè)增加，一個(gè)減小，從而使C1、C2產(chǎn)生大小相等，符號(hào)相反的增量，此增量正比于被測(cè)加速度。第10頁(yè)，共24頁(yè)

5、，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三加速度傳感器在汽車(chē)中的應(yīng)用 裝有傳感器的假人氣囊第11頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三第12頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三電容式荷重傳感器F絕緣材料動(dòng)極板定極板極板支架彈性體第13頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三振動(dòng)、位移測(cè)量?jī)x1. 平面測(cè)端（電極）2. 絕緣襯塞3. 殼體4. 彈簧卡圈5. 電極座6. 盤(pán)形彈簧7. 螺母電容式振動(dòng)位移傳感器結(jié)構(gòu)示意圖第14頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三電容測(cè)厚傳感器被測(cè)帶材軋輥工作極板金屬帶材在軋制過(guò)程中不斷向前送進(jìn)

6、，如果帶材帶厚發(fā)生變化，將引起它上、下兩個(gè)極板間距變化?？傠娙萘緾作為交流電橋的一個(gè)臂，電容的變化C引起電橋不平衡輸出，經(jīng)過(guò)放大，檢波，濾波，最后在儀表上顯示出帶材的厚度。第15頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三電容式液位傳感器測(cè)定電極安裝在罐的頂部，這樣在罐壁和測(cè)定電極之間就形成了一個(gè)電容器。當(dāng)罐內(nèi)放入被測(cè)物料時(shí), 由于被測(cè)物料介電常數(shù)的影響，傳感器的電容量將發(fā)生變化，電容量變化的大小與被測(cè)物料在罐內(nèi)高度有關(guān)，且成比例變化。檢測(cè)出這種電容量的變化就可測(cè)定物料在罐內(nèi)的高度。第16頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三電容式傳聲器（Microphone）

7、電容傳聲器核心是平板電容器，振動(dòng)膜片是一片表面經(jīng)過(guò)金屬化處理的輕質(zhì)彈性薄膜，當(dāng)膜片隨著聲波的壓力的大小產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，膜片與后極板之間的相對(duì)距離發(fā)生變化，膜片與極板所構(gòu)成電容器的量就發(fā)生變化。極板上的電荷隨之變化，電路中的電流也相應(yīng)變化，負(fù)載電阻上也就有相應(yīng)的電壓輸出，從而完成了聲音信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。第17頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三圓柱型電容傳感器 圓柱型，當(dāng)動(dòng)極板有一線位移時(shí)，兩極板間覆蓋面積就發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容量的變化第18頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三雙聯(lián)電容器變面積的電容傳感器當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)諧旋鈕時(shí)，變面積式可變電容器的動(dòng)片就隨

8、之轉(zhuǎn)動(dòng)，改變了與定片之間的覆蓋面積A，電容量C也就越來(lái)越小，諧振頻率也隨之改變。第19頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三 Veridicom的指紋傳感芯片表面由300300個(gè)電容傳感器組成。 當(dāng)個(gè)人把他的手指放在傳感器上時(shí)，手指充當(dāng)電容器的另外一極。由于手指上指紋紋路及深淺的存在，導(dǎo)致硅表面電容陣列的各個(gè)電容電壓的不同，通過(guò)測(cè)量并記錄各點(diǎn)的電壓值就可以獲得具有灰度級(jí)的指紋圖象。指紋傳感芯片：電容感應(yīng)原理第20頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三第21頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三電容式接近開(kāi)關(guān)在物位測(cè)量控制中的使用演示第22頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)49分，星期三電容式轉(zhuǎn)速傳感器 旋轉(zhuǎn)式速度傳感器與運(yùn)動(dòng)物體無(wú)直接接觸，