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1、第5章电容式传感器本讲稿第一页，共二十四页n电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量。n广泛用于位移、振动、角度、加速度以及压力、差压、液面（料位）、成份含量等方面的测量。n特点：n结构简单、体积小、分辨率高；n可实现非接触式测量；n动态响应好；n能在高温、辐射和强振动等恶劣条件下工作；n电容量小，功率小，输出阻抗高，负载能力差，易受外界干扰产生不稳定现象。本讲稿第二页，共二十四页5.1电容式传感器的工作原理本讲稿第三页，共二十四页n在实际使用中，通常保持其中两个参数不变，而只变其中一个参数，把该参数的变化转换成电容量的变化，通过测量电路转换为电量输出。n电容式传
2、感器可分为三种：n变极板间距离的变极距型n改变极板面积的变面积型n改变介质介电常数的变介质型 本讲稿第四页，共二十四页电容式传感器的结构本讲稿第五页，共二十四页5.1.1 变面积型电容式传感器n电容改变量与水平位移成线性关系 本讲稿第六页，共二十四页n电容改变量与角位移呈线性关系 本讲稿第七页，共二十四页5.1.2 变介质型电容式传感器n电容增量与被测液位的高度成线性关系 本讲稿第八页，共二十四页5.1.3 变极距型电容式传感器本讲稿第九页，共二十四页击穿问题n一般极板间距在25200um范围内，而最大位移应小于间距的十分之一，因此这种电容式传感器主要用于微位移测量。本讲稿第十页，共二十四页变
3、极距型电容式传感器的非线性n单位输入位移所引起的输出电容量变化与成反比关系 本讲稿第十一页，共二十四页非线性误差n非线性误差：本讲稿第十二页，共二十四页差动结构本讲稿第十三页，共二十四页差动的好处n灵敏度得到一倍的改善n线性度得到改善本讲稿第十四页，共二十四页5.2电容式传感器的测量电路n5.2.1 调频电路本讲稿第十五页，共二十四页5.2.2 变压器式交流电桥变压器式交流电桥本讲稿第十六页，共二十四页5.2.3 运算放大器n对平板电容器：n输出电压与输入位移间存在线性关系 本讲稿第十七页，共二十四页5.2.4 二极管双T型交流电桥n当传感器没有输入时，当传感器没有输入时，C1C2n一个周期内流过负载的平均电流为0n当传感器有输入时，C1！C2本讲稿第十八页，共二十四页5.2.5 脉冲宽度调制电路本讲稿第十九页，共二十四页n变极距型：n变面积型：n差动脉冲宽度调制电路适用于变极板距离和变面积式差动电容传感器，且为线性特性。本讲稿第二十页，共二十四页5.3 电容式传感器的应用n5.3.1 电容式压力传感器本讲稿第二十一页，共二十四页5.3.2 电容式位移传感器本讲稿第二十二页，共二十四页5.3.3 电容式加速度传感器本讲稿第二十三页，共二十四页5.3.4 电容式厚度传感器本讲稿第二十四页，共二十四页