第4章-电容式传感器-1

第四章电容式传感器概述电容式传感器是由一个或几个具有可变参数的电容器组成的传感器。应用：广泛应用于压力、位移、加速度、液位、成份含量等测量。特点：结构简单、分辨力高，且具有良好的动态特性，易实现非接触测量，但介电常数受温度、湿度影响大。§4-1工作原理与类型一、工作原理电容传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测参数微小变化的信息转换成电容量的变化，然后通过测量电路转换成电压输出。平板电容为SCr0r极板介质的相对介电常数0真空介电常数S极板面积极板间距二、类型分类变极距型—变极板间距变面积型—变极板面积变介电常数型—介质变化结构形式一结构形式二结构形式三§4-2电容传感器分类比较电容传感器分类比较极距变化型差动式输出特性])()(1[1130200000101CCCCC])()(1[1130200000202CCCCC])(22[300021CCCC04020002])()(1[2CCBack002CCk差动式灵敏度差动式非线性误差%100%100)(%1002])(1[2202002000leBack电容式传感器的特点优点：温度稳定性好结构简单，适应性强动态响应好可以实现非接触测量、具有平均效应缺点：输出阻抗高，负载能力差寄生电容影响大§4-3测量电路一、电桥电路电桥的输出为一调幅波，经放大、相敏解调、滤波后获得输出，再推动显示仪表。二、直流极化电路弹性膜片在外力(气压、液压等)作用下发生位移，使电容量发生变化。电容器接于具有直流极化电压E0的电路中，电容的变化由高阻值电阻R转换为电压变化。分析表明，输出电压uy和膜片移动速度近似成一阶系统的关系。三、谐振电路当传感电容Cx发生变化，谐振回路的阻抗发生相应变化为了获得较好的线性，一般工作点应选择在谐振曲线一边的准线性区域内。谐振电路四、调频电路传感器电容是振荡器谐振回路的一部分。输入量传感器电容量变化振荡频率变化鉴频器变为电压变化放大后由记录器记录或显示仪表指示。这种电路具有抗干扰性强、灵敏度高等优点，可测0.01m的位移量。但缺点是电缆电容的影响较大。(参见P.74图4-9)