电容式传感器ppt课件

1、第4章 电容式传感器 Capacitive Sensors 免费免费!,绪 论 电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化。,特点： （1）小功率、高阻抗。 （2）小的静电引力和良好的动态特性。 （3）本身发热影响小。 （4）可进行非接触测量。,应用：压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和成分含量等测量之中。,4.1 电容式传感器的工作原理和特性,4.1.1 工作原理及类型,电容式传感器由敏感元件和转换元件为一体的电容量可变的电容 器和测量电路组成，其变量间的转换关系原理如图所示。,可见：在S、d、三。

2、1 在压力比指示系统中采用差动式变间隙电容传感器和电桥测量电路 如图所示 已知 0 0 25mm D 38 2mm R 5 1k Usr 60V 交流 频率f 400Hz 试求 1 该电容传感器的电压灵敏度Ku V m 2 当电容传感器的动。

3、第4章 电容式传感器,4.1传感器的工作原理及类型 4.2电容传感器的灵敏度及非线性 4.3电容传感器的特性等效电路 4.4电容传感器的设计要点 4.5电容式传感器的转换电路 4.6电容式传感器的应用举例,2,电容式传感器将被测非电量变换为电容变化后，必须采用测量电路将其转换为电压、电流或频率信号。,第三节 测量电路,3,2、交流电桥,将电容式传感器接入交流电桥的一个臂或两个臂，另两个臂可以是电阻、电容或电感，也可以是变压器的两个次级线圈。如图4-13所示：,图中U为电桥电源电压，U0为电桥输出电压,4,图4-13 电容式传感器构成交流电桥的一些。

4、第四章 电容式传感器,第四章 电容式传感器,电容式传感器是将被测参数变换成电容量的测量装置。它的基本工作原理是基于物体间的电容量及其结构的参数之间的关系。,4-1 电容式传感器的工作原理,工作原理：将被测量转化为电容量的变化实现测量实质上 相当于具有可变参数的电容器应用范围:位移、压力、加速度、液位、成份含量等测量,第四章 电容式传感器,两平行极板组成的电容器,当忽略边缘效应时，它的电容量为:,当被测量、S 或发生变化时，都会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单。

5、,3.2 电容式传感器的测量电路,3.2.1 电容传感器的等效电路,图3-9 电容传感器等效电路,3.2.2 测量电路,1. 电桥电路,另两个臂是紧耦合电感臂的电桥具有较高的灵敏度和稳定性，且寄生电容影响极小、大大简化了电桥的屏蔽和接地，适合于高频电源下工作。,变压器电桥使用元件最少，桥路内阻最小，因此目前较多采用。,在要求精度很高的场合，可采用自动平衡电桥；传感器必须工作在平衡位置附近，否则电桥非线性增大； 接有电容传感器的交流电桥输出阻抗很高，输出电压幅值又小，所以必须后接高输入阻抗放大器将信号放大后才能测量。,由于电桥输。

6、7 电容式传感器,第一节 工作原理与类型 第二节 转换电路 第三节 电容式传感器的误差分析 第四节 电容式传感器的应用 第五节 电容式集成传感器,7 电容式传感器,优点： （1） 测量范围大，相对变化量可大于100% （2） 灵敏度高，相对变化量可达10-7 （3） 动态响应时间短 （4） 机械损失小 （5） 结构简单，适应性强，可非接触测量 缺点： （1） 寄生电容影响较大，可降低测量灵敏度，引起非线性输出，也可使传感器处于不稳定工作状态。 （2） 具有非线性输出特性 （3） 与传感器联接的线路比较复杂,第一节 工作原理与类型,一、工作原理两个。

7、1 第4章电容式传感器 1 优点 温度稳定性好电容式传感器的电容值一般与电极材料无关 有利于选择温度系数低的材料 又因本身发热极小 影响稳定性甚微 而电阻传感器有铜损等 易发热产生零漂 第二节特点和应用中存在的问题 4 2 1特点 2 第4章电容式传感器 结构简单电容式传感器结构简单 易于制造 易于保证高的精度 可以做得非常小巧 以实现某些特殊的测量 能工作在高温 强辐射及强磁场等恶劣的环境中 可。

8、例 题,上非世助哭楔鹅亡淡榨蔫栓伊彬篆己撰谅拯泻蚌祝弃整你皱泪斌犀沤华锥电容式传感器例题电容式传感器例题,下图左是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容C1、C2 ,两边压力分别为P1、P2。下图右为二极管双T型电路，电路中电容是左图中差动电容，UE电源是占空比为50%的方波。试分析： 当两边压力相等P1=P2时负载电阻RL上的电压U0值； 当P1P2时负载电阻RL上电压U0大小和方向（正负）。,电容式压力传感器,二极管双T型电路,揭触灸织嫁辟线镊括竟坟鸭苍祁列遵真耍氧黔挽黎墒喘芹源弯茬隧诸挟皖电容式传感器例题电容式传感器例题,解。

9、图5-5 变面积型电容传感器原理图,3.4 电容式传感器的应用,电子技术的发展，解决了电容式传感器存在的许多技术问题，使电容式传感器不但广泛应用于精确测量位移、厚度、角度、振动等物理量，还应用于测量力、压力、差压、流量、成分、液位等参数，在自动检测与控制系统中也常常用来作为位置信号发生器。,图3-24 电容式差压传感器 差动型,例3-2 电容式压差传感器,主要讨论球、平面型差动电容压力传感器。,图3-25电容式压力传感器 单只变间隙型,当PH=PL时，中心膜片处于平直状态，膜片两侧电容均为C0；当PHPL时，中心膜片上凸，上部电容为CL。

10、第 三 章 电容式传感器 电容测量技术近几年来有很大进展，它不但广泛用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，而且，还逐步扩大应用于压力、差压、液面、成分含量等方面的测量 。 优点： 结构简单，体积小，分辨率高，可非接触测量等。 缺点： 存在分布电容、 引线电容、 非线性。 1 电容传感器的工作原理和结构 2 电容传感器的输出特性 3 电容传感器的等效电路 4 电容传感器的测量电路 5 电容传感器的应用 目 录 1 电容传感器的工作原理和结构 一、基本工作原理 ： 电容式传感器是一个具有可变参数的电容器 。多数场合下 ， 电。

11、2011年12月9日,电容位移传感器,目 录,1.工作原理 2.简介 3.使用方法 4.注意事项,1.工作原理,平板电容为:,A 极板面积 极板间距 0 真空介电常数 r 极板介质的相对介电常数,当被测物理量能使式中的发生变化，则电容器的电容C就会改变。如果保持其中两个参数不变，就可把的单一变化转换成电容量的变化，再通过配套的测量电路，将电容的变化转换为电量信号输出。（如图为双极性电容传感器的工作示意图）,双极性电容传感器工作示意图,2.简介,电容位移传感器是一种非接触电容式原理的精密测量仪器，具有一般非接触式仪器所共有的无磨擦、无损磨和。

12、第三章 电容式传感器,以电容器为敏感元件，将机械位移量转换为电容量变化的传感器称为电容式传感器。,电容式传感器,变间隙型,变面积型,变介质型,各种电容式传感器, 极板间介质的介电系数； 0 真空的介电常数，0 =8.85410-12 F/m； r 极板间介质的相对介电常数，对于空气介质，r 1。,3.1 电容式传感器的工作原理及特性,3.1.1 基本工作原理,平行极板电容器的电容量为：,3.1.2 电容式传感器的类型和特性,1. 变极距型电容传感器,极板2上移：,设动极板未移动时极板间距为0,初始电容量为：,电容的相对变化量为：,略去高次项，得：,所以变极距型。

13、目录,一、接近传感器的概述 二、电容式传感器工作原理1、变极距型传感器2、变面积型电容式传感器3、变介质型电容式传感器,一、接近传感器的概述,1、接近传感器的概述：（1）变换原理：将被测量的变化转化为电容量变化（2）优点：结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强、抗过载能力大及价格低廉（3）缺点：电容式传感器的泄漏电阻和非线性等缺点也给它的应用带来一定的局限（4）应用：测量压力、力、位移、振动、液位等参数,二、电容式传感器工作原理,电容式传感器实质是一种可变参数的电容器。由中间充满介质的两块平行金属极板构。

14、1课 题第四章 电容式传感器第一节 电容式传感器的基本概念及主要特点第二节 电容式传感器的工作原理及结构形式课 型新课授课班级 授课时数 2教学目标1理解电容式传感器的基本概念和特点。2掌握电容式传感器的工作原理及结构形式。教学重点1电容式传感器的基本概念。2电容式传感器的工作原理及 3 种结构形式。教学难点三种类型电容式传感器的电容变化量计算。学情分析教学效果教后记2新授课A、复习电阻式传感器。B、新授课第一节 电容式传感器的基本概念及主要特点一、基本概念电容式传感器是以不同类型的电容器作为传感元件，并通过电容传。

15、第4章 电容式传感器,4.1 电容式传感器工作原理及分类4.2 测量电路4.3电容式传感器的应用1F=106F=109 nF=1012 pF,电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种传感器，它具有结构简单、分辨率高、抗过载能力大、动态特性好；且能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作。电容式传感器可用于测量压力、位移、振动、液位、厚度。,4.1 电容式传感器工作原理,C=.S/d=0. r.S/d =0. rC为电容 0=8.8510-12F/m r为相对介电常数用S为极板相对覆盖面积m2 d为极板间距电容式传感器分为变面积式、变间隙式、变介电常数式三大类，其中变面积式。

16、第4章 电容式传感器,测量电路,1.2,第4章 电容式传感器,误差分析,4.3,电容式传感器的医学应用,4.4,电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。结构简单、高分辨力、可非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，这是它的独特优点。随着集成电路技术和计算机技术的发展，促使它扬长避短，成为一种很有发展前途的传感器。,第4章 电容式传感器,第4章 电容式传感器,第一节 基本工作原理、结构和特性,两平行极板组成的电容器,当忽略边缘效应时，它的电容量为:,式中d、S或三个参量中任意一个发生变化时，都。

17、第4章 电容式传感器,测量电路,1.2,第4章 电容式传感器,误差分析,4.3,电容式传感器的医学应用,4.4,电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。结构简单、高分辨力、可非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，这是它的独特优点。随着集成电路技术和计算机技术的发展，促使它扬长避短，成为一种很有发展前途的传感器。,第4章 电容式传感器,第4章 电容式传感器,第一节 基本工作原理、结构和特性,两平行极板组成的电容器,当忽略边缘效应时，它的电容量为:,式中d、S或三个参量中任意一个发生变化时，都。

18、5.1 电容式传感器的工作原理和结构 5.2 电容式传感器的灵敏度及非线性 5.3 电容式传感器的测量电路 5. 电容式传感器的应用,第5章 电容式传感器,返回主目录,第5章 电容式传感器,5.1 电容式传感器的工作原理和结构,由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器, 如果不考虑边缘效应, 其电容量为,式中: 电容极板间介质的介电常数, =0r, 其中0为真空介电常数, r为极板间介质相对介电常数; A两平行板所覆盖的面积; d两平行板之间的距离。,当被测参数变化使得式（5 - 1）中的A,d或发生变化时, 电容量C也随之变化。如果保持其中两个参数不变,。

19、2019/6/10,1,第四章 电容式传感器,本章学习电容式传感器的工作原理、测量转换电路及其应用。,2019/6/10,2,电容式传感器,定义：将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。应用：位移、加速度、液位、振动及湿度。,2019/6/10,3,第一节 电容式传感器的工作原理及结构形式,2019/6/10,4,A极板相对覆盖面;d 极板间距离； r相对介电常数； 0真空介电常数； 0 8.85410-12(F/m) 电容极板间介质的介电常数。=0r,一、工作原理由物理学可知，又两平行板组成的平行板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为：,d,A,2019/6/10,5,请思考：上式中，哪。

20、电容式传感器,一、电容传感器简介 二、电容传感器的分类及工作原理 三、电容的选择 四、放大电路,一、电容传感器简介,电容传感器是一种将被测非电量的变化转换成电容式变化的传感器。电容式传感器具有灵敏度高、稳定性好、结构简单、使用寿命长以及可以进行非接触测量等特点，非常适合在高潮湿、高尘埃及超高低温等恶劣环境下长期使用，广泛应用于压力、差压、液压、振动、加速度、成分含量等方面的测量。,二、电容式传感器的分类及工作原理,分类：按工作方式分类 1.变极距型电容传感器 2.变面积型电容传感器 3.变介电常数型电容传感器,1 。