電容式傳感器ppt課件.ppt

ID:48028558

大小:941.50 KB

頁數(shù):18頁

時間:2020-01-11

電容式傳感器ppt課件.ppt_第1頁
電容式傳感器ppt課件.ppt_第2頁
電容式傳感器ppt課件.ppt_第3頁
電容式傳感器ppt課件.ppt_第4頁
電容式傳感器ppt課件.ppt_第5頁
資源描述:

《電容式傳感器ppt課件.ppt》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第4章電容式傳感器4.1電容式傳感器工作原理及分類4.2測量電路4.3電容式傳感器的應(yīng)用1F=106μF=109nF=1012pF電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器,它具有結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高、抗過載能力大、動態(tài)特性好;且能在高溫、輻射和強烈振動等惡劣條件下工作。電容式傳感器可用于測量壓力、位移、振動、液位、厚度。4.1電容式傳感器工作原理C=ε.S/d=ε0.εr.S/dε=ε0.εrC為電容ε0=8.85×10-12F/mεr為相對介電常數(shù)用S為極板相對覆蓋面積m2d為極板間距電容式傳感器分為變面積式、變間隙式、變介電常

2、數(shù)式三大類,其中變面積式可分為直線位移式、角位移式;變介電常數(shù)式可分為平面介電常數(shù)式、圓筒介電常數(shù)式。4.1電容式傳感器工作原理4.1.1變面積式電容傳感器變面積式電容傳感器的兩個極板中,一個是固定不動的,稱為定極板,另一個是可移動的,稱為動極板。1.直線位移式電容的相對變化量和靈敏度為為提高測量精度,也常用如圖4.3所示的結(jié)構(gòu)形式,以減少動極板與定極板之間的相對極距可能變化而引起的測量誤差。圖4.2變面積型電容傳感器原理圖圖4.3中間極板移動變面積式電容傳感器原理圖4.1電容式傳感器工作原理2.角位移式當(dāng)被測的變化量使動極板有一角位移q時,兩

3、極板間互相覆蓋的面積被改變,從而改變兩極板間的電容量C。圖4.4角位移式電容傳感器原理圖圖4.5差動角位移式電容傳感器原理圖在實際應(yīng)用中,也采用差動結(jié)構(gòu),以提高靈敏度。角位移測量用的差動式結(jié)構(gòu)如圖4.5所示。4.1.2變間隙式電容傳感器基本結(jié)構(gòu)電容的相對變化量和靈敏度分別為差動式電容的相對變化量和靈敏度分別為與基本結(jié)構(gòu)間隙式傳感器相比,差動式傳感器的非線性誤差減少了一個數(shù)量級,而且提高了測量靈敏度,所以在實際應(yīng)用中被較多采用。圖4.6基本的變間隙式電容傳感器圖4.7差動結(jié)構(gòu)的變間隙電容傳感器4.1.3變介電常數(shù)式電容傳感器1.平面式電容變化量D

4、C與位移Dx呈線性關(guān)系。若被測介質(zhì)的介電常數(shù)ex已知,測出輸出電容C的值,可求出待測材料的厚度x。若厚度x已知,測出輸出電容C的值,也可求出待測材料的介電常數(shù)ex。因此,可將此傳感器用作介電常數(shù)ex測量儀。圖4.8平面式測位移傳感器圖4.9測厚儀2.圓柱式電介質(zhì)電容器大多采用圓柱式。其基本結(jié)構(gòu)如圖4.10所示,內(nèi)外筒為兩個同心圓筒,分別作為電容的兩個極。如圖4.11所示為一種電容式液面計的原理圖。在介電常數(shù)為ex的被測液體中,放入該圓柱式電容器,液體上面氣體的介電常數(shù)為e,液體浸沒電極的高度就是被測量x。液面計的輸出電容C與液面高度x成線性關(guān)系

5、。圖4.10圓柱式電容器結(jié)構(gòu)圖圖4.11電容式液面計4.2測量電路4.2.1調(diào)幅型電路1.交流電橋電路(1)單臂橋式電路(2)差動接法變壓器交流電橋電路圖4.12單臂接法交流電橋電路圖4.13變壓器交流電橋電路2.運算放大器式測量電路理想運算放大器輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為采用基本運算放大器的最大特點是電路輸出電壓與電容傳感器的極距成正比,使基本變間隙式電容傳感器的輸出特性具有線性特性。圖4.14運算放大器式測量電路圖4.15調(diào)零電路4.2.2差動脈沖寬度調(diào)制電路電路的工作原理:利用傳感器電容充放電,使電路輸出脈沖的占空比隨電容傳感器的電容

6、量變化而變化,再通過低頻濾波器得到對應(yīng)于被測量變化的直流信號。圖4.16差動脈沖寬度調(diào)制電路(a)C1=C2(b)C1>C2圖4.17電路各點的充放電波形當(dāng)電阻R1=R2=R時,則有由此可知,差動脈沖寬度調(diào)制型電路,其輸出電壓與電容變化成線性關(guān)系。4.2.3調(diào)頻電路1.載波頻率改變的調(diào)幅調(diào)頻式該測量電路把電容式傳感器與一個電感元件配合,構(gòu)成一個振蕩器諧振電路。當(dāng)傳感器工作時,電容量發(fā)生變化,導(dǎo)致振蕩頻率產(chǎn)生相應(yīng)的變化。再經(jīng)過鑒頻電路將頻率的變化轉(zhuǎn)換為振幅的變化,經(jīng)放大器放大后即可顯示,這種方法稱為調(diào)頻法。調(diào)頻振蕩器的振蕩頻率圖4.18調(diào)頻-鑒頻

7、電路原理圖4.3實際中存在的問題及其解決辦法1.溫度影響應(yīng)盡量選擇溫度系數(shù)小且穩(wěn)定的金屬材料做電容器極板,如鐵鎳合金;此外,應(yīng)采用差動對稱結(jié)構(gòu),在測量電路中加以補償。極板支承架應(yīng)選擇絕緣性能良好的材料,如陶瓷、石英等高絕緣電阻、低吸濕性材料。圖4.19極板周邊加裝同心圓環(huán)示意圖2.電場的邊緣效應(yīng)增加極板面積和減小極間距離可減小邊緣效應(yīng)的影響;當(dāng)檢測精度要求很高時,可考慮加裝等位環(huán),如圖4.19所示,即在極板周邊外圍的同一平面上加裝一個同心圓環(huán),致使極板周邊極間電場分布均勻,以消除邊緣效應(yīng)的影響。3.寄生電容的影響(1)減小引線長度。(2)屏蔽。

8、4.4電容式傳感器的應(yīng)用1.電容式位移傳感器采用了差動式結(jié)構(gòu)。當(dāng)測量桿隨被測位移運動而帶動活動電極位移時,導(dǎo)致活動電極與兩個固定電極間的覆蓋面積發(fā)生變

當(dāng)前文檔最多預(yù)覽五頁,下載文檔查看全文

此文檔下載收益歸作者所有

當(dāng)前文檔最多預(yù)覽五頁,下載文檔查看全文
溫馨提示:
1. 部分包含數(shù)學(xué)公式或PPT動畫的文件,查看預(yù)覽時可能會顯示錯亂或異常,文件下載后無此問題,請放心下載。
2. 本文檔由用戶上傳,版權(quán)歸屬用戶,天天文庫負(fù)責(zé)整理代發(fā)布。如果您對本文檔版權(quán)有爭議請及時聯(lián)系客服。
3. 下載前請仔細(xì)閱讀文檔內(nèi)容,確認(rèn)文檔內(nèi)容符合您的需求后進行下載,若出現(xiàn)內(nèi)容與標(biāo)題不符可向本站投訴處理。
4. 下載文檔時可能由于網(wǎng)絡(luò)波動等原因無法下載或下載錯誤,付費完成后未能成功下載的用戶請聯(lián)系客服處理。
关闭