22电容传感器重点课件.ppt
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- 关 键 词:
- 22 电容 传感器 重点 课件
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1、2023-1-3012.2 2.2 电容传感器电容传感器 2023-1-302将将被测量的变化被测量的变化转化为转化为电容量电容量变化变化工作原理工作原理:2.2 2.2 电容传感器电容传感器2023-1-303+A 两平行极板组成的电容两平行极板组成的电容器器,它的电容量为它的电容量为:极板间的距离极板间的距离 :极板间介质的相对介极板间介质的相对介电常数电常数 A:A:极板面积极板面积AC0第一节第一节 电容式传感器工作原理及结构形式电容式传感器工作原理及结构形式 0 :真空真空介电常数介电常数2023-1-304第一节第一节 电容式传感器工作原理及结构形式电容式传感器工作原理及结构形式
2、上式中,哪几个参量是变量?可以上式中,哪几个参量是变量?可以做成哪几种类型的电容传感器?做成哪几种类型的电容传感器?电容传感器的基本理想公式为电容传感器的基本理想公式为AC02023-1-305第一节第一节 电容式传感器的工作原理及结构形式电容式传感器的工作原理及结构形式 改变改变A A、三个参量中的任意一个量,三个参量中的任意一个量,均可使平板电容的电容量均可使平板电容的电容量C C 改变。改变。固定三个参量中的两个,可以做成三种类固定三个参量中的两个,可以做成三种类型的电容传感器。型的电容传感器。电容传感器的基本理想公式为电容传感器的基本理想公式为AC02023-1-306AC0(1 1)
3、角位移型)角位移型+一、变面积式电容传感器一、变面积式电容传感器2023-1-307AC0(2 2)平面线位移型)平面线位移型一、变面积式电容传感器一、变面积式电容传感器2023-1-308(3 3)柱面线位移型)柱面线位移型.AC0一、变面积式电容传感器一、变面积式电容传感器2023-1-309变面积式电容传感器的特性变面积式电容传感器的特性 变面积式电容传感器的输出特性是线变面积式电容传感器的输出特性是线性的,灵敏度是常数(性的,灵敏度是常数(较低较低)。这一类传)。这一类传感器多用于检测直线位移、角位移、尺寸等感器多用于检测直线位移、角位移、尺寸等参量(参量(较大较大)。)。请画出变面积
4、式电容传感器的输出特请画出变面积式电容传感器的输出特性曲线!性曲线!2023-1-3010二、变极距式电容传感器二、变极距式电容传感器 当动极板受被测物体作用引起位移时,改变当动极板受被测物体作用引起位移时,改变了两极板之间的距离了两极板之间的距离d d,从而使电容量发生变化。,从而使电容量发生变化。实际使用时,总是使初始极距实际使用时,总是使初始极距d0尽量小些,尽量小些,以提高灵敏度,但这也带来了变极距式电容器以提高灵敏度,但这也带来了变极距式电容器的行程较小的行程较小(0.1m-1mm)的缺点。的缺点。2023-1-3011AC0二、变极距式电容传感器二、变极距式电容传感器 2023-1
5、-3012变极距式电容传感器的特性曲线变极距式电容传感器的特性曲线 从图中可以看到,为了提高灵敏度,应使当从图中可以看到,为了提高灵敏度,应使当d d0 0小些还是小些还是大些?当变极距式电容传感器的初始极距大些?当变极距式电容传感器的初始极距d d0 0较小时,它的测量较小时,它的测量范围变大还是变小?范围变大还是变小?a)结构示意图结构示意图 b)电容量与极板距离的关系)电容量与极板距离的关系1定极板定极板 2动极板动极板 2023-1-3013AC0三、变介电常数式电容传感器三、变介电常数式电容传感器2023-1-3014 但通常变介电常数式电但通常变介电常数式电容传感器采用双圆柱桶状,
6、容传感器采用双圆柱桶状,如下所示:如下所示:L-xx2rR012023-1-3015三、变介电常数式电容传感器三、变介电常数式电容传感器表表1 1 几种介质的介电常数几种介质的介电常数2023-1-3016变介电常数式电容传感器的用途变介电常数式电容传感器的用途 根据根据表表1 1,分析,分析不同介质对变介电常数电不同介质对变介电常数电容器的影响。在电容器两极板间插入干的纸容器的影响。在电容器两极板间插入干的纸和潮湿的纸时,哪一种情况下的电容量大?和潮湿的纸时,哪一种情况下的电容量大?可以用于测量什么非电量?可以用于测量什么非电量?2023-1-3017第二节第二节 电容式传感器的测量转换电路
7、电容式传感器的测量转换电路 (调频电路调频电路 )调频电路将电容式传感器作为调频电路将电容式传感器作为 LC LC 振荡振荡器谐振回路的一部分,当电容传感器工作时,器谐振回路的一部分,当电容传感器工作时,电容电容Cx 发生变化,就使振荡器的频率发生变化,就使振荡器的频率 f 产生产生相应的变化。相应的变化。01 5-22fL C2023-1-3018调频(调频(FM)电路)电路 2023-1-3019第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用 电容器的容量受三个因素影响,即:电容器的容量受三个因素影响,即:极距极距x、相对面积、相对面积A 和极间介电常数和极间介电常数 。固定。固定其中
8、两个变其中两个变 量,电容量量,电容量C 就是另一个变量就是另一个变量的一元函数。只要想办法将被测非电量转换的一元函数。只要想办法将被测非电量转换成极距或者面积、介电常数的变化,就可以成极距或者面积、介电常数的变化,就可以通过测量电容量这个电参数来达到非电量电通过测量电容量这个电参数来达到非电量电测的目的。测的目的。一、电容式液位计一、电容式液位计 棒状电极(金属管)棒状电极(金属管)外面包裹聚四氟乙烯套外面包裹聚四氟乙烯套管,当被测液体的液面管,当被测液体的液面上升时,引起棒状电极上升时,引起棒状电极与导电液体之间的电容与导电液体之间的电容变大。变大。聚四氟乙烯外套聚四氟乙烯外套2023-1
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