傳感器與檢測(cè)技術(shù)第二章-1課件

常用位移的測(cè)量方法：機(jī)械法、光測(cè)法、電測(cè)法。本章主要介紹電測(cè)法

電測(cè)法：利用各種傳感器將位移量變換為電量或電參數(shù)，再經(jīng)后接測(cè)量?jī)x器進(jìn)一步變換完成對(duì)位移檢測(cè)的一種方法。

電測(cè)法測(cè)量位移常用的傳感器有電阻式、電容式、渦流式、壓電式、感應(yīng)同步式、磁柵式、光電式等

位移測(cè)試傳感系統(tǒng)由傳感器、變換電路、顯示裝置或記錄儀器三部分組成。第一節(jié)參量型位移傳感器參量位移傳感器的工作原理是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)化為電參數(shù)，即電阻、電容或電感等。電參數(shù)（電阻、電容、電感被測(cè)物理量

傳感器三大無源元件第一節(jié)參量型位移傳感器一、電阻式位移傳感器電阻：實(shí)際的金屬導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的尺寸及材料的導(dǎo)電性能有關(guān)。式中：

ρ稱為電阻率，是表示材料對(duì)電流起阻礙作用的物理量。l是導(dǎo)體的長(zhǎng)度，S

為導(dǎo)體的截面積。從上式可見，若導(dǎo)體的三個(gè)參數(shù)(電阻率、長(zhǎng)度L或截面積S)中的一個(gè)或數(shù)個(gè)發(fā)生變化，則電阻值隨著變化，因此可利用此原理來構(gòu)成傳感器。電位計(jì)和應(yīng)變片就是根據(jù)這一原理制成的。例如，——若改變長(zhǎng)度L，則可制成電位計(jì)；——改變L、S則可制成電阻應(yīng)變式第一節(jié)參量型位移傳感器電位計(jì)的結(jié)構(gòu)原理與特性——按電位計(jì)的結(jié)構(gòu)形式可分為：直線位移型、角位移型和非線形型。——按電位計(jì)的輸入/輸出特性可分為：線性電位器、非線性電位器圖2-1電位計(jì)的結(jié)構(gòu)類型（a）直線位移型；（b）角位移型；（3）非線性型第一節(jié)參量型位移傳感器電位計(jì)的結(jié)構(gòu)原理與特性電位計(jì)的電阻元件通常有：繞線電阻、薄膜電阻、導(dǎo)電塑料等優(yōu)點(diǎn)：電位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；價(jià)格低廉；對(duì)環(huán)境條件要求不高；輸出信號(hào)大，易于轉(zhuǎn)換（一般不需要放大就可以直接作為輸出）；性能穩(wěn)定，并容易實(shí)現(xiàn)任意函數(shù)關(guān)系。第一節(jié)參量型位移傳感器電位計(jì)的結(jié)構(gòu)原理與特性電位計(jì)的電阻元件通常有：繞線電阻、薄膜電阻、導(dǎo)電塑料等優(yōu)點(diǎn)：要求輸入能量大（觸點(diǎn)始終存在摩擦和損耗。由于有摩擦，就要求電位計(jì)有比較大的輸入功率，否則就會(huì)降低電位計(jì)的性能）；由于電刷與電阻元件之間有摩擦，容易磨損，產(chǎn)生噪聲干擾，因此可靠性不太好，靈敏度較低，分辨力有限，精度不夠高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差，僅適于測(cè)量變化較緩慢的量。第一節(jié)參量型位移傳感器一、電阻式位移傳感器（1）線性電位計(jì)的空載特性線性電位計(jì)其單位長(zhǎng)度（或轉(zhuǎn)角）的電阻值是常數(shù)。（以直線電位計(jì)為例），如下圖——電位計(jì)電阻長(zhǎng)度為l，總電阻為R,電刷位移x,相應(yīng)的電阻為Rx,電源電壓Ui,輸出電壓U0若電位器為空載（RL=∞）時(shí),即空載特性為:Ku——電位計(jì)的電壓靈敏度(V/m)，當(dāng)電位計(jì)結(jié)構(gòu)及電源電壓確定后，Ku和KR為常數(shù)，線性電位計(jì)輸出與電刷位移（或）轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系。電位計(jì)輸出空載電壓為:——對(duì)于線繞電位計(jì)，電阻絲是一匝一匝地繞在骨架上的，即使電刷在電阻元件上是連續(xù)滑動(dòng)的，它與導(dǎo)線的接觸仍是以一匝一匝為單位移動(dòng)的，而不是連續(xù)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)電刷離開這一匝而與下一匝接觸時(shí),電阻突然增加一匝阻值,因此電阻是呈階梯變化的，這樣導(dǎo)致輸出電壓隨著電刷的移動(dòng)而出現(xiàn)階躍變化，電刷每移過一匝,輸出電壓便階躍一次,當(dāng)電位計(jì)有W匝時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生W個(gè)電壓階梯,。——因此繞線電位計(jì)的電阻和電壓輸出空載特性并不是一條理想直線，而是階梯狀，稱為階梯特性。如圖所示線繞電位計(jì)局部剖面和階梯特性從左圖中可見,在理想情況下,特性曲線每個(gè)階梯的大小完全相同,則通過每個(gè)階梯中點(diǎn)的直線即是理論特性曲線,階梯曲線圍繞它上下跳動(dòng),從而帶來一定誤差,這就是階梯誤差。該誤差是一種原理誤差。它限制了線繞電位計(jì)的精度和分辨力。（如圖所示）線繞式電位計(jì)的階梯誤差和分辨率是由于其工作原理的不完善而引起的，是一種原理性誤差,它決定了線繞式電位計(jì)所能達(dá)到的最高精度。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,減少階梯誤差的主要方式就是增加匝數(shù)。當(dāng)骨架長(zhǎng)度一定時(shí)，就要減小導(dǎo)線直徑（小型電位計(jì)通常選0.5mm或更細(xì)的導(dǎo)線）；反之當(dāng)導(dǎo)線直徑一定時(shí)，就要增加骨架長(zhǎng)度（如采用多圈螺旋電位器)。分辨率與階梯誤差有關(guān)，當(dāng)骨架長(zhǎng)度一定時(shí)，階梯誤差由線繞電位計(jì)的導(dǎo)線直徑?jīng)Q定。線徑越小，匝數(shù)越多，階梯誤差越小，分辨率越高。反之亦然。第一節(jié)參量型位移傳感器一、電阻式位移傳感器（2）非線性電位計(jì)的空載特性變骨架式非線性電位器是在保持電位器結(jié)構(gòu)參數(shù)ρ、S、t不變時(shí),只改變骨架寬度b或高度h來實(shí)現(xiàn)非線性函數(shù)關(guān)系我們以只改變高度h的變骨架高度式非線性線繞電位器為例,則保持ρ、S、t、b不變。當(dāng)電位計(jì)在空載時(shí)，要求輸出電阻R為電刷位移x的某種函數(shù)f(x)，則需求出骨架高度h隨x的變化規(guī)律。在上圖所示曲線上任取一小段,則可視為直線,當(dāng)電刷移動(dòng)微小位移為dx時(shí)，引起相應(yīng)的電阻變化就是dR,則式中b——骨架寬度（m);S——導(dǎo)線的導(dǎo)電截面積

t——繞線節(jié)距，即相鄰兩導(dǎo)線間距離（m)

ρ——導(dǎo)線電阻率（Ω.m);I——流過電位計(jì)的電流（A)

U0_——電位計(jì)輸出電壓（V)由于S、t、ρ、b、I均為常數(shù)，而dR/dx和dU0/dx都是x的函數(shù)，所以骨架高度h是電刷位移x的函數(shù)，且與dR/dx和dU0/dx有關(guān)。電阻靈敏度電壓靈敏度由于非線性電位計(jì)輸出電壓（或）電阻與電刷位移之間是非線性函數(shù)關(guān)系，因此空載特性是一條曲線。其電壓、電阻靈敏度與電刷位移x有關(guān)，由于骨架高度是變化的,因而階梯特性的階梯也是變化的,最大階梯值發(fā)生在特性曲線斜率最大處,故階梯誤差發(fā)生在特性曲線斜率最高處。2、某線繞式線性電位計(jì)的骨架直徑D0=10mm，總長(zhǎng)度L0=100mm，導(dǎo)線直徑d=0.1mm,電阻率ρ=0.6*10（-6）Ω.m；總匝數(shù)W=1000。試計(jì)算該電位計(jì)的空載電阻靈敏度KR(2010）2、某線繞式線性電位計(jì)的骨架直徑D0=10mm，總長(zhǎng)度L0=100mm，導(dǎo)線直徑d=0.1mm,電阻率ρ=0.6*10（-6）Ω.m；總匝數(shù)W=1000。試計(jì)算該電位計(jì)的空載電阻靈敏度KR(2010）3、繞線式非線性電位計(jì)的最大階梯誤差發(fā)生在特性曲線（）的最大處：（2010）斜率4、某繞線式線性電位計(jì)如圖所示，電位計(jì)的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=100mm,總電阻為R=20Ω，輸入電壓Ui=24V,試求：（1）電位計(jì)的靈敏度KR輸和電壓靈敏度KU;4、某繞線式線性電位計(jì)如圖所示，電位計(jì)的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=100mm,總電阻為R=20Ω，輸入電壓Ui=24V,試求：（2）當(dāng)電刷的位移x=24mm時(shí)，相應(yīng)的電阻Rx和電位計(jì)輸出的空載電壓U05、下列被測(cè)物理量中，適合使用電位器式傳感器進(jìn)行測(cè)量的是A.位移B.溫度C.濕度D.扭矩第一節(jié)參量型位移傳感器二、電阻應(yīng)變式位移傳感器應(yīng)變式傳感器的核心元件是電阻應(yīng)變片，它可將試件上的應(yīng)力變化轉(zhuǎn)換成電阻變化。應(yīng)變效應(yīng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體在受到外界力的作用時(shí)，產(chǎn)生機(jī)械變形，機(jī)械變形導(dǎo)致其阻值變化，這種因形變而使阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。

取一根細(xì)電阻絲，兩端接上一臺(tái)3位半位數(shù)字式歐姆表（分辨率為1/2000），記下其初始阻值（圖中為10.01）。實(shí)驗(yàn)演示：當(dāng)我們用力將該電阻絲拉長(zhǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其阻值略有增加（圖中增加到為10.05）。測(cè)量應(yīng)力、應(yīng)變、力的傳感器就是利用類似的原理制作的。應(yīng)變式傳感器廣泛應(yīng)用于各種電子稱

動(dòng)態(tài)電子秤應(yīng)變式傳感器廣泛應(yīng)用于各種電子稱機(jī)械秤包裝機(jī)吊秤應(yīng)變式傳感器廣泛應(yīng)用于各種電子稱三、電容式位移傳感器電容位移傳感器是一種非接觸電容式原理的精密測(cè)量?jī)x器，具有一般非接觸式儀器所共有的無磨擦、無損磨和無惰性特點(diǎn)外，還具有信噪比大，靈敏度高，零漂小，頻響寬，非線性小，精度穩(wěn)定性好，抗電磁干擾能力強(qiáng)和使用操作方便等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)研究所，高等院校、工廠和軍工部門得到廣泛應(yīng)用，成為科研、教學(xué)和生產(chǎn)中一種不可缺少的測(cè)試儀器。ZNXsensor超精密電容位移傳感器ZCS1100精密電容位移傳感器三、電容式位移傳感器三、電容式位移傳感器應(yīng)用領(lǐng)域：壓電微位移、振動(dòng)臺(tái)，電子顯微鏡微調(diào)，天文望遠(yuǎn)鏡鏡片微調(diào)，精密微位移測(cè)量等。

三、電容式位移傳感器電容式位移傳感器是利用電容量的變化來測(cè)量線位移或角位移的裝置，其基本工作原理如右圖示：平板電容為:S極板面積極板間距0

真空介電常數(shù)

ε0=8.854×10-12F/mr

極板介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)ε=ε0

εr三、電容式位移傳感器等式右邊的三個(gè)參數(shù)改變?nèi)魏我粋€(gè)都可以使電容值C發(fā)生變化。這就是電容傳感器的基本工作原理。電容式傳感器變極板間距型變面積型變介電常數(shù)型三、電容式位移傳感器電容式傳感器變極板間距型變面積型變介電常數(shù)型——變極距型電容位移傳感器：具有較高的靈敏度、但電容變化與極距變化之間為非線性關(guān)系。——變面積型和變介質(zhì)（變介電常數(shù)）電容位移傳感器：具有比較好的線性，但靈敏度比較低。電容式位移傳感器的使用方式——封閉形式下使用——開放形式下使用，即利用被測(cè)對(duì)象作為一個(gè)極板（當(dāng)被測(cè)對(duì)象為導(dǎo)體時(shí)），或利用被測(cè)對(duì)象作為極板間的介質(zhì)（當(dāng)被測(cè)對(duì)象為絕緣體時(shí)）——由于帶電極板間的靜電引力小，活動(dòng)部分的可動(dòng)質(zhì)量小，對(duì)輸入能量的要求低，且具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性——由于介質(zhì)損耗小，傳感器本身發(fā)熱影響小，而使其能在高頻范圍內(nèi)工作。——電容位移傳感器的構(gòu)件和連接電纜會(huì)引起泄漏電容，造成測(cè)量誤差。電容式位移傳感器的特點(diǎn)三、電容式位移傳感器三、電容式位移傳感器1.變極距型電容位移傳感器由式知，電容C與極板間距δ成雙曲線關(guān)系。設(shè)動(dòng)極板間的初始極距為δ0則初始電容量：當(dāng)動(dòng)極板上移，極距δ0減小△δ，傳感器的電容量三、電容式位移傳感器1.變極距型電容位移傳感器電容增量：(2-5)(2-6)三、電容式位移傳感器1.變極距型電容位移傳感器(2-6)略去高次非線性項(xiàng)，得電容的相對(duì)變化量為：傳感器的靈敏度為：非線性誤差與Δδ/δ0有關(guān)。其表達(dá)式為：三、電容式位移傳感器1.變極距型電容位移傳感器只能用于小位移測(cè)量，只有在小位移測(cè)量時(shí)，其靈敏度才為常數(shù)（由上述分析可知，只有在Δδ/δ0

<<1的情況，電容隨極板間距離的變化才近似成線性關(guān)系）其靈敏度與初始極距δ0的平方成反比，故可通過減小初始極距來要提高靈敏度。三、電容式位移傳感器1.變極距型電容位移傳感器但當(dāng)δ0

過小時(shí)，又容易引起擊穿，或短路。同時(shí)加工精度要求也高了。故一般在極板間采用高介電常數(shù)的材料如，放置云母、塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)作為介質(zhì)。存在非線性誤差，在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，改善線性度，可采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)。為提高靈敏度和改善非線性，一般采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)。б２δ１ε下靜片Ｃ１Ｃ２上靜片動(dòng)片雙板式差動(dòng)電容器兩定板和中間一塊動(dòng)板組成差動(dòng)結(jié)構(gòu)動(dòng)極板定極板定極板C1

δ1C2

δ2差動(dòng)式變間隙型電容傳感器——把電容位移傳感器連接成差動(dòng)形式，當(dāng)中間活動(dòng)極板移動(dòng)時(shí)，一邊電容增加，另一邊電容減小，總的電容變化為兩者的代數(shù)和。這樣不僅提高靈敏度，同時(shí)使在零點(diǎn)附近工作的線性度也得到了改善。雙板式差動(dòng)電容器б２δ１ε下靜片Ｃ１Ｃ２上靜片動(dòng)片初始位置時(shí)，動(dòng)極板上移時(shí)：б２δ１ε下靜片Ｃ１Ｃ２上靜片動(dòng)片雙板式差動(dòng)電容器非線性誤差減小非線性誤差為：

б２δ１ε下靜片Ｃ１Ｃ２上靜片動(dòng)片雙板式差動(dòng)電容器三、電容式位移傳感器2.變極板面積型電容位移傳感器變面積型電容位移傳感器可用于線位移測(cè)量，也可用于角位移測(cè)量。根據(jù)不同需要采用平板型極板、圓筒型極板或鋸齒型極板這類傳感器輸入/輸出具有線性特性三、電容式位移傳感器2.變極板面積型電容位移傳感器當(dāng)有效覆蓋從S0變至S，則可見ΔS與ΔC的變化呈線性關(guān)系，故其靈敏度為常數(shù)：可見，變面積式電容傳感器的靈敏度為常數(shù)，即輸出與輸入呈線形關(guān)系動(dòng)極板移動(dòng)時(shí)，兩極板間的相對(duì)有效面積S發(fā)生變化，引起電容C發(fā)生變化。圖中所示線位移式傳感器：則有：可見，電容相對(duì)變化量與水平位移是線性關(guān)系（1）線位移型當(dāng)動(dòng)極板移動(dòng)△L后，覆蓋面積就發(fā)生變化，電容量也隨之改變，其值為靈敏度為：θ定片動(dòng)片（b）角位移式（2）角位移型電容的相對(duì)變化量為：

當(dāng)動(dòng)片有一角位移時(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，此時(shí)電容值為

初始電容為C0（當(dāng)位移x=0時(shí)，動(dòng)極板1和定極板2完全相互覆蓋時(shí)）：（3）同心圓筒形電容位移傳感器RBLxRA當(dāng)動(dòng)極板移動(dòng)x后，其電容為：（3）同心圓筒形電容位移傳感器RBLxRA3.變介質(zhì)型電容式位移傳感器測(cè)量液面高度的電容式液位計(jì)3.變介質(zhì)型電容式位移傳感器測(cè)量液面高度的電容式液位計(jì)有液體介質(zhì)后傳感器的電容值為：3.變介質(zhì)型電容式位移傳感器測(cè)量液面高度的電容式液位計(jì)

可見，電容式液位計(jì)具有線性輸出特性。在用于位移或尺寸測(cè)量的變介質(zhì)電容位移傳感器，一般都具有較好的線性關(guān)系。故這種傳感器可以測(cè)量液位、料位的高度。3.變介質(zhì)型電容式位移傳感器電容測(cè)厚儀設(shè)極板形狀為長(zhǎng)方形，面積為S,兩極板間的距離為d；被測(cè)物的厚度為δδdε0——真空介電常數(shù)εr——介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)ε——介質(zhì)的介電常數(shù)，ε=εr

ε0在空氣中εr=1厚度傳感器的等效電路CC1C2C3δC1C3C2d——電容C與介質(zhì)厚度δ介電常數(shù)ε之間的關(guān)系是非線性的電容測(cè)厚儀3.變介質(zhì)型電容式位移傳感器容柵位移傳感器是根據(jù)在間隙δ和介電常數(shù)ε一定的條件下，電容△C的變化量的大小與耦合面積△S變化量的大小成正比，因此容柵式傳感器是在變面積型電容傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型傳感器。容柵位移傳感器可分為兩類，即長(zhǎng)容柵位移傳感器和圓容柵角位移傳感器。4.容柵式位移傳感器4.容柵式位移傳感器見P19——圖2-13a,1是固定容柵，2是可動(dòng)容柵，在A、B面上分別印制（或刻劃）一系列均勻分布并互相絕緣的金屬（如銅箔）。固定容柵與可動(dòng)容柵柵極面相對(duì)，中間留有間隙δ，形成一對(duì)對(duì)電容。當(dāng)可動(dòng)容柵相對(duì)固定容柵移動(dòng)時(shí)每對(duì)電容面積發(fā)生變化，因而電容值隨之變化，可測(cè)出線位移或角位移。4.容柵式位移傳感器長(zhǎng)容柵位移傳感器式中：n——為可動(dòng)容柵的柵極數(shù)a、b——分別為柵極的寬度和長(zhǎng)度（m)在測(cè)量位移時(shí)，動(dòng)?xùn)排c定柵相覆蓋的寬度發(fā)生變化，則覆蓋面積發(fā)生變化，因此其電容量隨之變化，所以根據(jù)所測(cè)電容量的變化可知位移的變化量。忽略電容邊緣效應(yīng)，長(zhǎng)容柵的最大電容量為：4.容柵式位移傳感器

圓容柵位移傳感器式中：R、r——柵極外半徑和內(nèi)半徑（m）

α——每條柵極所對(duì)應(yīng)的圓心角（rad)動(dòng)?xùn)呸D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使兩柵之間的覆蓋角由α變?yōu)棣義,電容C隨之變化。見P19——圖2-13b,片狀圓容柵的兩圓盤1、2同軸安裝，柵狀成輻射狀，可動(dòng)容柵隨被測(cè)對(duì)象一起轉(zhuǎn)動(dòng)。忽略電容邊緣效應(yīng)，圓容柵的最大電容量為：容柵式傳感器它在具有電容式傳感器優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又具有多極電容帶來的平均效應(yīng)，分辨力高，提高了抗干擾能力、提高了測(cè)量精度(可達(dá)5um)、極大地?cái)U(kuò)展了量程(可達(dá)1m)，適宜進(jìn)行大位移測(cè)量，對(duì)刻劃精度和安裝精度要求可有所降低，是一種很有發(fā)展前途的傳感器。容柵式傳感器的優(yōu)點(diǎn)：4.容柵式位移傳感器5、電容位移傳感器的絕緣和屏蔽傳感器的初始電容量很小，而極板與周圍物體、各種儀器、電纜以至人體都會(huì)發(fā)生電容聯(lián)系，產(chǎn)生附加電容，稱為寄生電容。這些寄生電容較大，與傳感器電容相并聯(lián)，改變了電容傳感器的電容量，一方面降低量傳感器的靈敏度，另一方面這些寄生電容（如電纜電容）常常是隨機(jī)變化的，從而導(dǎo)致了電容位移傳感器特性的不穩(wěn)定，影響測(cè)量精度。措施：為了解決此問題，通常對(duì)電容位移傳感器及其引線采取屏蔽措施，將傳感器放在金屬殼內(nèi)，接地應(yīng)安全可靠。

電容位移傳感器的屏蔽和接地問題

電容位移傳感器的一般比較小，如果電源頻率不高，則傳感器本身的容抗就會(huì)相當(dāng)大，具有如此大內(nèi)阻的電容位移傳感器，通常的絕緣電阻只能視為電容位移傳感器的旁路電阻，我們稱之為漏電阻。若絕緣材料性能不佳，絕緣電阻隨環(huán)境溫度和濕度而變化，還會(huì)使電容位移傳感器的輸出產(chǎn)生緩慢的零位漂移。解決方法：絕緣材料應(yīng)具有高的絕緣電阻、低的膨脹系數(shù)、幾何尺寸的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和低的吸潮性，常用的材料有玻璃、石英等，使用時(shí)要進(jìn)行表面密封。5、電容位移傳感器的絕緣和屏蔽電容式位移傳感器的絕緣濕敏電容一般用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。HM1500濕度傳感器當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。電容式傳感器的應(yīng)用常規(guī)的鍵盤有機(jī)械按鍵和電容按鍵兩種。電容式鍵盤是基于電容式開關(guān)的鍵盤，原理是通過按鍵改變電極間的距離產(chǎn)生電容量的變化，暫時(shí)形成震蕩脈沖允許通過的條件。這種開關(guān)是無觸點(diǎn)非接觸式的，磨損率極小。利用變極距型電容傳感器實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換.電容式傳感器的應(yīng)用駐極體電容傳聲器大膜片電容傳聲器傳聲器（Microphone）即話筒，音譯作麥克風(fēng)，目前使用的話筒大多是動(dòng)圈式和電容式。電容傳聲器以振膜與后極板間的電容量變化通過前置放大器變換為輸出電壓。電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用目前的指紋采集技術(shù)主要有光學(xué)采集、半導(dǎo)體采集、超聲波采集。(1)半導(dǎo)體壓感式傳感器

其表面的頂層是具有彈性的壓感介質(zhì)材料,它們依照指紋的外表地形(凹凸)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電子信號(hào),并進(jìn)一步產(chǎn)生具有灰度級(jí)的指紋圖像。(2)半導(dǎo)體溫度感應(yīng)傳感器

它通過感應(yīng)壓在設(shè)備上的脊和遠(yuǎn)離設(shè)備的谷溫度的不同就可以獲得指紋圖像。(3)硅電容指紋圖像傳感器

這是最常見的半導(dǎo)體指紋傳感器,它通過電子度量來捕捉指紋。在半導(dǎo)體金屬陣列上能結(jié)合大約100,000個(gè)電容傳感器,其外面是絕緣的表面。電容式傳感器的應(yīng)用傳感器陣列的每一點(diǎn)是一個(gè)金屬電極,充當(dāng)電容器的一極,按在傳感面上的手指頭的對(duì)應(yīng)點(diǎn)則作為另一極,傳感面形成兩極之間的介電層。由于指紋的脊和谷相對(duì)于另一極之間的距離不同(紋路深淺的存在),導(dǎo)致硅表面電容陣列的各個(gè)電容值不同,測(cè)量并記錄各點(diǎn)的電容值,就可以獲得具有灰度級(jí)的指紋圖像。電容式傳感器的應(yīng)用指紋識(shí)別系統(tǒng)的電容傳感器發(fā)出電子信號(hào)，電子信號(hào)將穿過手指的表面和死性皮膚層，直達(dá)手指皮膚的活體層(真皮層)，直接讀取指紋圖案。由于深入真皮層，傳感器能夠捕獲更多真實(shí)數(shù)據(jù)，不易受手指表面塵污的影響，提高辨識(shí)準(zhǔn)確率，有效防止辨識(shí)錯(cuò)誤。3.4電容式傳感器的應(yīng)用半導(dǎo)體指紋采集設(shè)備可以獲得相當(dāng)精確的指紋圖像,分辨率可高達(dá)600dpi,并且指紋采集時(shí)不需要象光學(xué)采集設(shè)備那樣,要求有較大面積的采集頭。由于半導(dǎo)體芯片的體積小巧,功耗很低,可以集成到許多現(xiàn)有設(shè)備中,這是光學(xué)采集設(shè)備所無法比擬的,現(xiàn)在許多指紋識(shí)別系統(tǒng)研發(fā)工作都采用半導(dǎo)體采集設(shè)備來進(jìn)行。電容式傳感器的應(yīng)用指紋識(shí)別目前最常用的是電容式傳感器，也被稱為第二代指紋識(shí)別系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低，成像精度高，而且耗電量很