电容式传感器part1(1)

第三章电容式传感器以电容器为敏感元件，将非电量的变化转换为电容量变化来实现对物理量的测量传感器称为电容式传感器。电容式传感器广泛用于位移、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。IBMThinkpadT42/T43的指纹识别传感器电容式接近开关电容式指纹传感器电容式变送器差压传感器各种电容式传感器第一节电容式传感器的工作原理和结构一、基本工作原理平行极板电容器的电容量为：ACdd极板1极板212(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)(l)电容式传感元件的各种结构形式二、变极距型电容式传感器d0极板1极板200CdCd△d△Cdd00CC0C-d特性曲线图0000dCCCCCd0220001CCAKdddd传感器的灵敏度为：非线性误差与Δd/d0有关。其表达式为：2000100%dddrddd（）(1)击穿问题00000ggggCCACddCC一般极板间距在25～200um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。讨论(2)差动式变极距型电容传感器动极板定极板定极板C1d1C2d2讨论电容量的相对变化为：002CdCd非线性误差为：32000100%100%dddrddd减小灵敏度：002CCKdd提高一倍(1)角位移变面积型三、变极板面积型电容式传感器θ动片定片（a）角位移式0CC显然：电容Cθ与角位移θ呈线性关系。(2)板状线位移变面积型b（b）直线位移式adx0001xbaxxCCCCdaaxCC0线性(3)同心圆筒形线位移电容式传感器D0D1La圆柱形电容式线位移传感器初始电容C0为：00012,lnrLCDDL：筒长成线性关系。与aLaCDDaLCr,ln1201001当覆盖长度变化时，电容量也随之变化。当内筒上移为a时，内外筒间的电容C1为：(a)厚度传感器dx四、变介质型电容式传感器(1)单组式平板形厚度传感器厚度传感器的等效电路图CC1C2C30123xxabCCCCddd设固定极板长度为a、宽度为b、两极板间的距离为d；被测物的厚度和它的介电常数分别为dx和ε,则ε1CBld2d1ε2xCA(b)线位移传感器线位移传感器等效电路图CACBC(2)单组式平板形线位移传感器设极板宽度为b，板间无介质ε2时，传感器的电容量为：0112blCdd插入介质ε2后的电容量为：112221111ABCCCbxblxdddd120011221xCCCdld所以该式表明：电容量C与位移x成线性关系。五、电容式位移传感器的结构形式分类极距变化型面积变化型介质变化型基本原理位移的形式线位移角位移