KC04040305-m01电容式传感器的工作原理课件.ppt

1、1 斯蒂芬传感器及应用2 1 任务1：车速检测中的压力检测任务2：电子秤的压力检测任务3：管道内液体的压力检测任务4：物联网中的压力检测-知识拓展项目四、物联网中的压力检测传感器及应用3 1 电容式传感器的工作原理任务3：管道内液体压力的检测4 电容式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电容量的变化，再经过测量电路将电容量的变化转换成电信号输出。电容式传感器实际上是一个可变参数的电容器。电容式传感器工作原理电容式传感器的工作原理一、电容式传感器工作原理及结构形式5 三个参数都直接影响着电容量的大小。如果保持其中两个参数不变，而使另外一个参数改变，则电容量就将发生变化。如果变化的参数与

2、被测量之间存在一定函数关系，那么电容量的变化可以直接反映被测量的变化情况，再通过测量电路将电容量的变化转换为电量输出，就可以达到测量的目的。电容式传感器通常可以分为三种类型：改变极板面积的变面积式；改变极板距离的变间隙式；改变介电常数的变介电常数式。电容式传感器的工作原理平板电容器电容量表达式为：6 1、变面积式电容传感器 两大类。变面积式电容式传感器通常分为线位移型和角位移型（1）线位移变面积型 常用的线位移变面积型电容式传感器可分为平面线位移型和柱面线位移型两种结构。电容式传感器的工作原理7 对于平板状结构，在图a中，两极板有效覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为：式中，为初始电容

3、值。对于柱状结构，在图b，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为：式中，为初始电容值。dabC0)/ln(200rRhC电容式传感器的工作原理8（2）角位移型 角位移型是变面积式电容传感器的派生形式，其派生形式种类较多，如图所示。（a）角位移型；（b）齿形极板型；（c）圆筒型；（d）扇型变面积式电容传感器的派生型 在上图（a）中，当动极板有一个角位移 时，它与定极板之间的有效覆盖面积就会发生变化，从而导致电容量的变化，电容值可表示为：电容式传感器的工作原理9 2、变间隙式电容传感器 当电容式传感器的面积和介电常数固定不变，只改变极板间距离时，称为变间隙式电容传感器，其结构原理如图所示。图

4、中，活动极板与被测对象相连。电容式传感器的工作原理10 当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，电容量随着两极板间的距离的变化而变化，当活动极板移动后，其电容量为：这类传感器一般用来对微小位移量进行测量，正常工作在微米到几毫米的线位移。同时，变间隙式电容传感器要提高灵敏度，应减小极板间的初始间距。为了改善这种情况，一般是在极板间放置云母、塑料膜等介电常数较高的介质。2、变间隙式电容传感器电容式传感器的工作原理11 3、变介电常数式电容传感器 介质的介电常数也是影响电容式传感器电容量的一个因素。通常情况下，不同介质的介电常数各不相同。电容式传感器的工作原理12 当电容式传感器的电介质改变时，其介

5、电常数变化，也会引起电容量发生变化。变介电常数式电容传感器就是通过介质的改变来实现对被测量的检测，并通过传感器的电容量的变化反映出来。它通常可以分为柱式和平板式两种，如图所示。（a）柱式）柱式 （b）平板式）平板式变介电常数式电容传感器变介电常数式电容传感器3、变介电常数式电容传感器电容式传感器的工作原理13 变介电常数式电容传感器的两极板间若存在导电物质，还应该在极板表面涂上绝缘层，防止极板短路，如涂上聚四氟乙烯薄膜。变介电常数式电容传感器除了可以测量液位和位移之外，还可以用于测量电介质的厚度、物位，并可以根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量的变化而变化来测量温度、湿度、容量等参数。(a)测介质厚度；测介质厚度；(b)测量位移；测量位移；(c)测量液位；测量液位；(d)测温度、湿度测温度、湿度常见变介电常数式电容传感器常见变介电常数式电容传感器3、变介电常数式电容传感器电容式传感器的工作原理14 谢谢关注！