壓力傳感器教材

壓力傳感器匯報人:宗雪時間：2016.2.20目錄緒論第一章壓阻式壓力傳感器第二章電感式壓力傳感器第三章壓電式壓力傳感器第四章智能式壓力傳感器第五章電容式壓力傳感器傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，如圖1所示。敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量信號；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號；變換電路負責對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進行放大調(diào)制；轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。輔助電源敏感元件轉(zhuǎn)換元件變換電路被測量電量壓力傳感器的組成傳感器：是能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定的轉(zhuǎn)換規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用的輸出信號

的器件或裝置。緒論壓力傳感器的分類：按工作原理分壓阻式壓力傳感器電容式壓力傳感器電感式壓力傳感器壓電式壓力傳感器智能式壓力傳感器按照所使用的材料金屬壓力傳感器半導(dǎo)體壓力傳感器金屬氧化物壓力傳感器光學(xué)壓力傳感器緒論第一章壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器是應(yīng)用最為廣泛的壓力傳感器之一。壓阻式壓力傳感器的原理壓阻效應(yīng)：沿一塊半導(dǎo)體的某一軸向施加壓力使其變形，它的電阻率會發(fā)生顯著

變化，這種現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。利用半導(dǎo)體材料的壓阻效

應(yīng)制成的傳感器稱為壓阻式傳感器。目前使用最多的是單晶硅半導(dǎo)

體。由于壓力的原因，硅晶體的電阻發(fā)生變化，變化的大小與受到的壓力大小有關(guān)，同時與材料本身的壓阻系數(shù)有關(guān)。影響壓阻系數(shù)最主要因素是環(huán)境溫度和擴散雜質(zhì)的表面濃度。壓阻系數(shù)隨擴散雜質(zhì)濃度的增加而減小。擴散雜質(zhì)濃度，壓阻系數(shù)減小當表面雜質(zhì)濃度較低時，溫度，壓阻系數(shù)較快；提高表面雜質(zhì)濃度，溫度升高，壓阻系數(shù)較慢。壓阻式壓力傳感器的特點最突出的優(yōu)點：靈敏度高、尺寸小、橫向效應(yīng)小、滯后和蠕變小，適于動態(tài)測量優(yōu)點如下：

頻率響應(yīng)范圍寬，固有頻率很高

體積小，可微型化。由于采用了集成電路的工藝方法，因而硅膜片敏感元件可做的很小。

精度高、靈敏度高。

由于壓阻式壓力傳感器無活動部件，所以它工作可靠、耐震、耐沖擊、耐腐

蝕、抗干擾能力強以及可以在惡劣環(huán)境下工作。缺點：

由于壓阻式壓力傳感器是用半導(dǎo)體材料制作的，受溫度影響較大，因此，在溫度變化大的環(huán)境中使用時，必須進行溫度補償。

制作工藝復(fù)雜。對研制條件要求高而嚴格，尤其是擴散雜質(zhì)、燒結(jié)、封裝工藝等比其它傳感器要復(fù)雜的多，因而成本較高。

傳感器技術(shù)發(fā)展的主要趨勢：小型化，集成化，智能化。在集成電路部分制成一些微處理器，使得其具有記憶，思維，判斷，處理的能力。第一章壓阻式壓力傳感器ArduinoFSR4020.5"壓力傳感器壓力感測電阻Sparkfun原裝￥：79元/個應(yīng)用：壓力傳感器廣泛地應(yīng)用于航天、航空、航海、石油化工、動力機械、生物醫(yī)學(xué)工程、氣象、地質(zhì)、地震測量等各個領(lǐng)域。在航天和航空工業(yè)中壓力是一個關(guān)鍵參數(shù)，對靜態(tài)和動態(tài)壓力，局部壓力和整個壓力場的測量都要求很高的精度。壓阻式傳感器是用于這方面的較理想的傳感器。例如，用于測量直飛機機翼的氣流壓力分布，測試發(fā)動機進氣口的動態(tài)畸變、葉柵的脈動壓力和機翼的抖動等。￥：35元/個美國freescale壓力傳感器MPX53DP壓阻式硅壓力傳感器50kPa第一章壓阻式壓力傳感器第二章電感式壓力傳感器電感式傳感器是一種利用磁路磁阻變化，引起傳感器線圈的電感（自感或互感）變化來檢測非電量的一種機電轉(zhuǎn)換裝置。電感式傳感器的主要特征是具有線圈繞組。工作原理：由于磁性材料和磁導(dǎo)率不同，當壓力作用于膜片時，氣隙大小發(fā)生改變，氣隙的改變影響線圈電感的變化，處理電路可以把這個電感的變化轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的信號輸出，從而達到測量壓力的目的。這種壓力傳感器按磁路變化可以分為兩種：變磁阻和變磁導(dǎo)。電感式壓力傳感器的優(yōu)點在于靈敏度高、測量范圍大；缺點就是不能應(yīng)用于高頻動態(tài)環(huán)境。它的特點是：結(jié)構(gòu)簡單可靠、輸出功率大、輸出阻抗小、抗干擾能力強、對工作環(huán)境要求不高、分辨率較高（如在測長度時一般可達0.1μm）。示值誤差一般為示值范圍的0.1%~0.5%、穩(wěn)定性好。優(yōu)點：靈敏度高、測量范圍大。缺點：頻率響應(yīng)低，不宜用于快速動態(tài)測量，且分辨率和示值誤差與示值范圍有關(guān)，示值范圍大時，分辨率和示值精度將相應(yīng)降低。第二章電感式壓力傳感器應(yīng)用：厚度、角度、表面粗糙度；拉伸、壓縮、垂直度；壓力，流量，液位；張力、

重力、負荷量；扭矩、應(yīng)力、動力；氣壓、溫度；振動、速度、加速度等第二章電感式壓力傳感器第三章壓電式壓力傳感器

壓電效應(yīng)：一些離子型晶體電介質(zhì)（如石英、酒石酸鉀鈉、鈦酸鋇等）不僅在電場力作用下，而且在機械力作用下，都會產(chǎn)生極化現(xiàn)象。這些電介質(zhì)沿著某一個方向受力而發(fā)生機械變形9壓縮或伸長）時，其內(nèi)部將發(fā)生極化現(xiàn)象，而在其某些表面上會產(chǎn)生電荷。當外力去掉后，它又會重新回到不帶電的狀態(tài)，此現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。壓電式傳感器的原理是基于某些晶體材料的壓電效應(yīng)。壓電式壓力傳感器的原理：壓電式壓力傳感器是基于壓電效應(yīng)的傳感器。是一種自發(fā)電式和機電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷。此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式壓力傳感器用于測量力和能變換為力的非電物理量，如壓力、加速度等（見壓電式壓力傳感器、加速度計）。壓電式壓力傳感器是利用壓電材料的壓電效應(yīng)將被測壓力轉(zhuǎn)換為電信號的。由壓電材料制成的壓電元件受到壓力作用時產(chǎn)生的電荷量與作用力之間呈線性關(guān)系：Q=KSP式中：Q為電荷量；K為壓電常數(shù)；S為作用面積；P為壓力。通過測量電荷量可知被測壓力大小。第三章壓電式壓力傳感器

壓電式壓力傳感器的特點：以壓電效應(yīng)為工作原理的傳感器，是機電轉(zhuǎn)換式和自發(fā)電式傳感器。它的敏感元件是用壓電的材料制作而成的，而當壓電材料受到外力作用的時候，它的表面會形成電荷，電荷會通過電荷放大器、測量電路的放大以及變換阻抗以后，就會被轉(zhuǎn)換成為與所受到的外力成正比關(guān)系的電量輸出。它是用來測量力及可以轉(zhuǎn)換成為力的非電物理量。例如：加速度和壓力。它有很多優(yōu)點：重量較輕、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、信噪比很高、靈敏度很高以及信頻寬等等。但是它也存在著某些缺點：有部分電壓材料忌潮濕，因此需要采取一系列的防潮措施，而輸出電流的響應(yīng)又比較差那就要使用電荷放大器或者高輸入阻抗電路來彌補這個缺點，讓儀器更好地工作。第三章壓電式壓力傳感器

壓電傳感器的內(nèi)阻抗很高，而輸出的信號微弱，因此一般不能直接顯示和紀錄。壓電傳感器要求測量電路的前級輸入端要有足夠高的阻抗，這樣才能防止電荷迅速泄露而是測量誤差變大。壓電傳感器的前置的放大器有兩個用處：一是把傳感器的高阻抗輸出變?yōu)榈妥杩馆敵鰣D1電壓等效電路圖2簡化電路第三章壓電式壓力傳感器

二是把傳感器的微弱信號進行放大由于引入了電容負反饋，電荷放大器的輸出電壓僅與傳感器產(chǎn)生的電荷量及放大器的反饋電容有關(guān)，電纜電容等其他因素對靈敏度的影響可以忽略不計。電荷放大器的靈敏度為電荷放大器等效電路第三章壓電式壓力傳感器

壓電式壓力傳感器的光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用在內(nèi)彈道試驗研究中的使用內(nèi)彈道試驗研究的對象是炮管內(nèi)的壓力、炮口速度和作用時間（擊發(fā)底火后到彈丸通過身管所需要的時間）。最主要的測量對象是壓力，因為只有壓力能表征內(nèi)彈道的循環(huán)特性，從壓力曲線可以得到火藥的火藥力、壓力沖量及火藥的燃速等重要參量。火藥氣體壓力首先從零開始迅速地增加到某一個最大峰值，然后，下降。整個過程的時間只有千分之幾秒，而且，是一個非周期性的單次脈沖過程。因此，測量這種瞬變動態(tài)參數(shù)，壓電式壓力傳感器的寬頻響、高動態(tài)性能具有明顯優(yōu)勢。在電熱化學(xué)炮發(fā)射平臺進行試驗時，由于存在高電壓、大電流的脈沖放電過程，會產(chǎn)生多種電磁干擾源。采用傳統(tǒng)的測壓方式容易將電磁干擾信號耦合到測壓線路中，影響測試精度。國外電熱化學(xué)炮壓力測量采用模擬光纖調(diào)頻技術(shù)，國內(nèi)采用光電隔離方式、脈沖變壓器隔離方式和現(xiàn)場存儲方式等技術(shù)?，F(xiàn)場存儲型測壓方式很好地解決了電磁干擾問題，但壓力曲線的時間零點與其他參量滅有統(tǒng)一的時間零點，給研究等離子體增強體作用帶來了一定影響。第三章壓電式壓力傳感器

壓電式壓力傳感器的其他應(yīng)用壓電式壓力傳感的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛：電聲學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和工程力學(xué)等等。它能夠測量發(fā)動機里面的燃燒壓力，也能夠應(yīng)用在軍事方面。它可以測量在膛中的槍炮子彈在擊發(fā)的那一刻，膛壓的改變量以及炮口所受到的沖擊波壓力。它能夠測量很小的壓力，也能夠測量大的壓力。由于它的使用壽命很長、重量較輕、體積較小、結(jié)構(gòu)較簡單，因此它所涉及的領(lǐng)域遠遠不止這些。在對建筑物、橋、汽車和飛機等的沖擊和震動的測量，也是非常廣泛的。特別是在宇航和航空的領(lǐng)域里，它的地位是特殊的。第三章壓電式壓力傳感器

第四章智能式壓力傳感器

智能壓力傳感器是微處理器和壓力傳感器的結(jié)合。因此，根據(jù)它們的實現(xiàn)途徑可分為：非集成化的智能壓力傳感器、集成化的智能壓力傳感器和混合型的智能壓力傳感器。非集成化的智能壓力傳感器是把傳統(tǒng)的壓力傳感器、信號調(diào)理電路、帶數(shù)字總線接口的微處理器結(jié)合成一整體而構(gòu)成的一個智能壓力傳感器系統(tǒng)。這種非集成化的智能壓力傳感器實際上就是就是在傳統(tǒng)的壓力傳感器系統(tǒng)上增加了微處理器的連接。因此，這是一種實現(xiàn)智能壓力傳感器系統(tǒng)最快的途徑和方式。集成化智能壓力傳感器是采用微機械加工技術(shù)以及大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，利用硅作為基體材料來制作敏感元件、信號調(diào)理電路、微處理器單元，并把它們集成在一塊芯片上而構(gòu)成的。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以及隨著微米/納米技術(shù)的采用，由此而制作出的智能壓力傳感器具有微型化、結(jié)構(gòu)一體化、精確度高、多功能、陣列式、全數(shù)字化、使用方便、操作簡單等特點。智能壓力傳感器的功能在智能壓力傳感器系統(tǒng)中，微處理器能夠按照給定的程序?qū)鞲衅鲗崿F(xiàn)軟件控制，把傳感器從單一功能變?yōu)槎喙δ?，智能壓力傳感器一般具有以下基本功能：?shù)據(jù)處理功能：智能壓力傳感器不僅能對各個被測參數(shù)進行測量，而且能夠根據(jù)已知被測參數(shù)求出未知參數(shù)，并能夠自動調(diào)零、自動平衡、自動補償?shù)取Ｗ詣釉\斷功能：這是智能壓力傳感器的重要功能，智能壓力傳感器通過其故障診斷軟件和自檢軟件，，自動對傳感器和系統(tǒng)工作狀態(tài)進行定期和不定期的檢測、測試，及時發(fā)現(xiàn)故障，協(xié)助診斷發(fā)生故障的原因、位置，并給予操作提示。軟件組態(tài)功能：智能壓力傳感器由于采用了微處理器，所以它不僅要有必要的硬件組成，例如檢測、放大、A/D、D/A、通訊接口等，而且還有軟件資源用于控制和處理數(shù)據(jù)。在智能壓力傳感器中，設(shè)置有多模塊化的硬件和軟件，用戶可以通過微處理器頒布命令，改變傳感器的硬件模塊和軟件模塊的組合狀態(tài)，已達到不同的應(yīng)用目的，完成不同的功能，增加了傳感器的靈活性和可靠性。

第四章智能式壓力傳感器

接口功能；智能壓力傳感器采用標準化接口，統(tǒng)一的接口標準容易通過RS-232、RS-485、HART等總線和上位機進行通信。這樣，可以由遠距離中央控制計算機來控制整個系統(tǒng)的工作，對測量系統(tǒng)進行遙控，也可以將測量數(shù)據(jù)傳送到遠方用戶。人機對話功能：將計算機、智能壓力傳感器、儀表組合在一起，配備了各種顯示裝置和輸入鍵盤，使系統(tǒng)具有靈活的人機對話功能進行人機對話，配合操作人員指導(dǎo)工作、減少操作失誤和讀數(shù)失誤，及時進行修改。信息存儲和記憶功能：智能壓力傳感器具有信息存儲、記憶功能、能把測量參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)通過RAM和EEPROM進行存儲。為了防止數(shù)據(jù)在掉電后自動消失，智能壓力傳感器中具有備用電源，當系統(tǒng)掉電后，能夠把后備電源接入RAM，保護數(shù)據(jù)不丟失。第四章智能式壓力傳感器

智能壓力傳感器的特點（1）精確度高：智能壓力傳感器有多項功能來保證它的高精確度；智能壓力傳感器系統(tǒng)通常具有自選量程、自校準、自動修正各類誤差、自動補償?shù)裙δ?，這些功能通過軟件來解決，明顯比硬件

解決要好。（2）高可靠性和高穩(wěn)定性：智能壓力傳感器能自動因工作條件和環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化后引起系統(tǒng)特性的漂移，具有自動切換量程、自診斷

、判斷和決策處理等功能。（3）高信噪比和高分辨率：智能壓力傳感器具有數(shù)據(jù)存儲、記憶與信息處理功能，能夠通過軟件進行數(shù)字濾波、相關(guān)分析等處理，它可

以去除輸入數(shù)據(jù)中的噪聲，可以通過數(shù)據(jù)，這樣保證了對特

定參數(shù)測量的分辨能力。（4）強自適應(yīng)性：智能壓力傳感器具有判斷、分析與處理功能，它根據(jù)系統(tǒng)

工作情況決策各部分的供電情況和與上位機的數(shù)據(jù)傳輸速率

，從而使系統(tǒng)在最有低功耗狀態(tài)和優(yōu)化傳送率，而且它具有

多種自補償功能。第四章智能式壓力傳感器

（5）設(shè)計制造容易，使用維修簡單：由于智能壓力傳感器的大部分功能都是

通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)的，而它的硬件電路相對來講是比較簡

單，且制造容易。同樣，若智能壓力傳感器出現(xiàn)故障，除

本身具有自尋故障，發(fā)出警報功能外，對它進行維修主要

就是優(yōu)化軟件程序。（6）集中控制：由于智能壓力傳感器采用微處理器對整個系統(tǒng)進行控制，而

且微處理器具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和控制能力，通過它的

軟件程序使微處理器得到充分的利用，這樣就可以使智能壓

力傳感器系統(tǒng)的多種功能協(xié)調(diào)起作用，從而保證了它優(yōu)點得

以充分發(fā)揮。由此，我們可以看到這是一種非常集中的方式。（7）靈活性強：以軟件為主體的智能壓力傳感器不僅在使用方便，功能多樣化

等方面呈現(xiàn)出很大的靈活性，而且在其性能方面，由于其控

制軟件或運算軟件易于修改，也是它的性能易于改變。（8）高性能價格比：智能壓力傳感器所具有的上述多種功能，并不是像傳統(tǒng)傳

感器技術(shù)那樣追求傳感器本身的完善，對傳感器的各個環(huán)境進

行精心設(shè)計和調(diào)試，進行“手工藝品”式的精雕細琢來獲得，

而是通過微處理器與計算機相結(jié)合，采用廉價的集成電路工藝

和芯片以及強大的軟件來實現(xiàn)的。

第四章智能式壓力傳感器

第五章電容式壓力傳感器2、優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)特性好、適應(yīng)性強、抗過載能力大及價格低廉。3、缺點：電容式傳感器的泄漏電阻和非線性等缺點也給它的應(yīng)用帶來一定的局限4、應(yīng)用：測量壓力、力、位移、振動、液位等參數(shù)。1、變換原理:將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化原理與類型

電容式傳感器的基本工作原理如圖所示，從中可看出，?，A，d三個參數(shù)都直接影響著電容量C的大小。所以電容式傳感器可以分為三種類型：1、改變極板面積的變面積式；2、改變極板距離的變間隙式；3、改變介電常數(shù)的變介電常數(shù)式。

+++

A

δ、A或ε發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。第五章電容式壓力傳感器5.1.1變面積式電容傳感器（1）直線位移型當動極板移動△x后，覆蓋面積就發(fā)生變化，電容量也隨之改變，其值為:其靈敏度為:

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。第五章電容式壓力傳感器下圖是角位移型電容式傳感器。當動片有一角位移時，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，此時電容值為

角位移型+++（2）角位移型5.1.1變面積式電容傳感器第五章電容式壓力傳感器（3）園柱型電容傳感器下圖是園柱型，當動極板有一線位移時，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5.1.1變面積式電容傳感器第五章電容式壓力傳感器5.1.2

變間隙式電容傳感器（改變極間距離）下圖為變間隙式電容傳感器的原理圖。

當活動極板因被測參數(shù)的改變而引起移動時，兩極板之間的電容量C就改變了。

設(shè)極板面積為A，其靜態(tài)電容量為：當活動極板移動x后，其電容量為：第五章電容式壓力傳感器例：電容式傳聲器第五章電容式壓力傳感器第五章電容式壓力傳感器5.1.2

變間隙式電容傳感器（改變極間距離）4、一般在極板間放置云母、塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)來提高絕緣性。1、電容量C與x不是線性關(guān)系，只有當x＜＜d時，才可認為是最近似線形關(guān)系。2、要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙d。3、當d過小時，又容易引起擊穿，同時加工精度要求也高了。5、在實際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，可采用差動式結(jié)構(gòu)。討論：當x＜＜d時,則：第五章電容式壓力傳感器5.1.3變介電常數(shù)式電容傳感器1）當電介質(zhì)改變時，電容量也會變化，可用下式表示。上圖為介質(zhì)面積變化的電容式傳感器。這種傳感器可用來測量物位或液位，也可測量位移。第五章電容式壓力傳感器表5-1幾種介質(zhì)的相對介電常數(shù)5.1.3變介電常數(shù)式電容傳感器

根據(jù)表3-1，分析不同介質(zhì)對變介電常數(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，哪一種情況下的電容量大？可以用于測量什么非電量？第五章電容式壓力傳感器振蕩電路感應(yīng)電極被測物體2）應(yīng)用舉例1：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;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。第五章電容式壓力傳感器5.2

常用測量電路

5.2.1

雙T電橋電路測量電路圖中C1、C2為差動電容式傳感器的電容，RL為負載電阻，V1、V2為理想二極管，R1、R2為固定電阻。常用電路有:雙T電橋電路、運算放大器測量電路、脈沖調(diào)制電路、調(diào)頻電路。

當V1導(dǎo)通、V2截止時C1充電；反之V1截止、V2導(dǎo)通時C2充電;由圖中可以看出，一路通過R1、RL，另一路通過R2、RL，這時流過RL的電流為i1;

若C1或C2變化時，在負載RL上產(chǎn)生的平均電流將不為零，因而有信號輸出。與P144不同橋式轉(zhuǎn)換電路圖3.2.1雙T電橋電路C1C2R2R1RL～uV2V1第五章電容式壓力傳感器5.2

常用測量電路

5.2.1

雙T電橋電路1）測量電路常用電路有:雙T電橋電路、運算放大器測量電路、脈沖調(diào)制電路、調(diào)頻電路。2）雙T電橋電路的特點：

有一個公共接地點。V1和V2工作在伏安特性的線性段。

輸出電壓較高。

靈敏度與電源頻率有關(guān)。

可以用作動態(tài)測量。圖3.2.1雙T電橋電路C1C2R2R1RL～uV2V1第五章電容式壓力傳感器5.2常用測量電路

5.2.2運算放大器式測量電路常用電路有:雙T電橋電路、運算放大器測量電路、脈沖調(diào)制電路、調(diào)頻電路。

電路的原理如上圖所示。其輸出電壓以代入上式，則有：

∴輸出電壓u0與動極片位移d成線性關(guān)系。

第五章電容式壓力傳感器5.2

常用測量電路5.2.3脈沖調(diào)制電路常用電路有:雙T電橋電路、運算放大器測量電路、脈沖調(diào)制電路、調(diào)頻電路。C2C1－＋A1－＋A2D1R1R2VOCD2BASVr-QQRDVAV10tVBV10tVCVr0tVDVr0tVOVo=00tT2T1(b)C1=C1差動電容C1和C2的大小控制直流電壓的通斷，所得方波與C1和C2有確定的函數(shù)關(guān)系?？梢?，輸出電壓與電容變化成線性關(guān)系。(c)C1

C1VBV10tVBV10tVCVr0tT1VDVr0tT2VOVo

0t第五章電容式壓力傳感器5.2

常用測量電路

5.2.4調(diào)頻電路常用電路有:雙T電橋電路、運算放大器測量電路、脈沖調(diào)制電路、調(diào)頻電路。

當電容變化時導(dǎo)致振蕩頻率變化，再通過鑒頻電路將其轉(zhuǎn)換為振幅的變化，經(jīng)放大后即可顯示，這種方法稱為調(diào)頻法。測量電路見下圖。振蕩頻率為第五章電容式壓力傳感器5.2

常用測量電路

5.2.4調(diào)頻電路常用電路有:雙T電橋電路、運算放大器測量電路、脈沖調(diào)制電路、調(diào)頻電路。當電容變化時導(dǎo)致振蕩頻率變化，再通過鑒頻電路將其轉(zhuǎn)換為振幅的變化，經(jīng)放大后即可顯示，這種方法稱為調(diào)頻法。測量電路見下圖。振蕩頻率為第五章電容式壓力傳感器機械式油量表：

在油箱內(nèi)，裝有類似衛(wèi)生間水箱里的浮球，通過杠桿帶動電阻絲式圓盤電位器，由電流表指示出油量。5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.1在物位測控中的應(yīng)用

電容式油量表第五章電容式壓力傳感器電容式油量表

當油箱中注滿油時，液位上升，指針停留在轉(zhuǎn)角為

m處。當油箱中的油位降低時，電容傳感器的電容量Cx減小，電橋失去平衡，伺服電動機反轉(zhuǎn)，指針逆時針偏轉(zhuǎn)（示值減?。?，同時帶動RP的滑動臂移動。當RP阻值達到一定值時，電橋又達到新的平衡狀態(tài)，伺服電動機停轉(zhuǎn)，指針停留在新的位置（

x處）。該油量表屬于開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)？第五章電容式壓力傳感器該油量表可用于飛機油箱第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.1在物位測控中的應(yīng)用

LP-5000系列電容物位變送器第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.1在物位測控中的應(yīng)用

LP-5000系列電容物位變送器第五章電容式壓力傳感器第五章電容式壓力傳感器

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。當液位到達設(shè)定值時，它輸出低電平。但也可以選擇輸出為高電平的型號。5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.1在物位測控中的應(yīng)用

CTS-DFD電容式物位限位開關(guān)第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.1在物位測控中的應(yīng)用

CTS-DFD電容式物位限位開關(guān)

這是一種具有高-高、高、低、低-低四點報警開關(guān)量輸出的射頻電容式物位開關(guān)，可用于各種物料作物位高度的粗略顯示，或同時作物位高度的控制和報警使用。第五章電容式壓力傳感器液位限位傳感器的設(shè)定

智能化液位傳感器的設(shè)定方法十分簡單：用手指壓住設(shè)定按鈕，當液位達到設(shè)定值時，放開按鈕，智能儀器就記住該設(shè)定。正常使用時，當水位高于該點后，即可發(fā)出報警信號和控制信號。設(shè)定按鈕第五章電容式壓力傳感器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五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.2在壓力測量中的應(yīng)用

CCPS32陶瓷電容壓力傳感器¤

CCPS32干式陶瓷電容厚膜壓力傳感器的高輸出，廣量程，特別適合制造高性能的工業(yè)控制用壓力變送器。大圓形膜片表面平整、易安裝，是歐美E+H、ABB、SIEMENS、H&Ｂ、VEGA等公司壓力變送器生產(chǎn)首選傳感器。陶瓷是一種公認的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動的材料

第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.2在壓力測量中的應(yīng)用FB0802陶瓷電容型壓力變送器

FB0802陶瓷電容壓力變送器采用具有國際先進水平的陶瓷電容傳感器，配合高精度電子元件，經(jīng)嚴格的工藝過程裝配而成?？惯^載和抗沖擊能力強，穩(wěn)定性高，并有很高的測量精度。/meter18_Product_5113583.html第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.2在壓力測量中的應(yīng)用1151系列電容式變送器

1151系列電容式變送器是引進美國羅斯蒙特公司技術(shù)制造的產(chǎn)品,具有設(shè)計原理新穎、品種規(guī)格齊全、安裝使用簡便、本質(zhì)安全防爆等特點。其外形結(jié)構(gòu)如圖所示。1）工作原理

被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在δ元件(即敏感元件)的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離膜片和δ元件內(nèi)的填充液傳到預(yù)張緊的測量膜片兩側(cè)。當兩側(cè)壓力不一致時，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容就不等，通過檢測，放大轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號輸出。第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.3在位移測量中的應(yīng)用capaNCDT610電容式位移傳感器

其結(jié)構(gòu)如右圖所示。傳感器產(chǎn)生的交流電壓與電容電極之間的距離成正比，經(jīng)檢波器與一個可設(shè)置的補償電壓疊加經(jīng)放大后作為模擬信號輸出。1）應(yīng)用領(lǐng)域主要用于震動、偏心、裂紋、振蕩、同心度、位移、膨脹、撓度、波動、傾斜、尺寸公差、零件識別、沖擊、軸向振動、軸承振動和油膜間隙等。第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.3在位移測量中的應(yīng)用

capaNCDT610電容式位移傳感器

其結(jié)構(gòu)如右圖所示。傳感器產(chǎn)生的交流電壓與電容電極之間的距離成正比，經(jīng)檢波器與一個可設(shè)置的補償電壓疊加經(jīng)放大后作為模擬信號輸出。

2）特點：I.

工作時無磨損，免維修；II.高的零點穩(wěn)定性和精度；III.幾乎與溫度無關(guān)；IV.傳感器對被測體沒有作用力；V.與被測體導(dǎo)電性能，以及導(dǎo)電性能變化無關(guān)；第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.3在位移測量中的應(yīng)用capaNCDT610電容式位移傳感器

3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)它是一個精密的單通道系統(tǒng)，它由電容位移傳感器，傳感器電纜和處理信號的前置器組成。用戶可以在現(xiàn)場用二點線性化方法校準。如下圖主要由傳感器、電纜、前置放大器、供電電纜和電源五個部分。第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.3在位移測量中的應(yīng)用capaNCDT610電容式位移傳感器

4）技術(shù)參數(shù)在室溫20℃，傳感器電纜長為1米的情況下測得的。在被測材料為金屬材料時，測量信號線性特性，不需重新校準。導(dǎo)電性能的變化不會影響傳感器靈敏度和線性。第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.3在位移測量中的應(yīng)用capaNCDT610電容式位移傳感器

5）線性化校準它在出廠時已用金屬材料校準好，輸出0—10V。在精度低時測量范圍可擴展2-3倍，如上圖所示。6）傳感器和電纜傳感器帶有保護環(huán)，它用1米長電纜同前置器連接起來。應(yīng)用時，無須再校準，靈敏度誤差在0.5—1%以內(nèi)。特殊傳感器請咨詢。所有傳感器無安裝座，也能簡單安裝。固定通常用埋頭螺釘或者開口夾（如右圖所示）。第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.3在位移測量中的應(yīng)用TR230型容柵測微傳感器

1）工作原理如圖所示，容柵傳感器是一種無差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，基本測量部分是一個差動電容器，它是利用電容的電荷耦合方式將機械位移量轉(zhuǎn)變成為電信號的相應(yīng)變化量，將該電信號送入電子電路后，再經(jīng)過一系列變換和運算后顯示出機械位移量的大小。2)

外型尺寸

具體結(jié)構(gòu)尺寸為：TR230型的L0=31（mm），L=194（mm）；第五章電容式壓力傳感器5.3電容式傳感器的應(yīng)用5.3.3在位移測量中的應(yīng)用TR230型容柵測微傳感器

3）技術(shù)指標I.

測量范圍：0-30mm/0-50mm/0-100mmII.

分辨率：0.01mm、0.005mmIII.測力：≤2.5NIV.

最大移動速度：1.5M/sV.

工作溫度：