第3章 電容式傳感器

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

第三章電容式傳感器

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

以電容器為敏感元件，將機械位移量轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器稱為電容式傳感器。

電容式傳感器變間隙型變面積型變介質(zhì)型

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

3.1電容式傳感器的工作原理及特性3.1.1基本工作原理平行極板電容器的電容量為：

S0r+SCε——極板間介質(zhì)的介電系數(shù)；

(31)

ε0——真空的介電常數(shù)，ε0=8.85410-12F/m;εr——極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)，對于空氣介質(zhì)，

εr≈1。

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

3.1.2電容式傳感器的類型和特性1.變極距型電容傳感器

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

設(shè)動極板未移動時極板間距為δ0初始電容量為：極板2上移：

SC00

SSSCC000000電容的相對變化量為：

C0C0010

(33)

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

當(dāng)/01時，23C3)(41C00000C(35)略去高次項，得：C00所以變極距型電容傳感器在設(shè)計時要考慮滿足Δδδ0的條件。且一般Δδ只能在微小的范圍內(nèi)變化。

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

非線性誤差與Δδ/δ0有關(guān)。其表達式為：

r

2()00

100%0

(36)

傳感器的靈敏度為：

CC0S1K22000

(73)

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

差動式變間隙型電容傳感器定極板動極板C1δ1

C2δ2

定極板

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

初始位臵時，

動極板上移時：

S120,C00

10,20SC1C0C1C01001

SC2C0C2C0100

1

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

當(dāng)/01時，

23C1C0100023C2C010003CC1C2C0223)(800

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

電容量的相對變化為：

24()()(39)100C略去高次項：2(103)C00

C

2C00

非線性誤差為：100%r100%32000

(311減小)

CC0S222(12提高一倍3)靈敏度：K00

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2.變面積型電容傳感器

(角位移變面積型)

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

0,

θ

定片

S1CC0CC01

0,

動片

(313)(a)角位移式

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板狀線位移變面積型

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

板狀線位移變面積型δa

b

x

(b)直線位移式

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傳感器原理與應(yīng)用——第三章

當(dāng)其中一個極板發(fā)生x位移后，改變了兩極板間的遮蓋面積S