第三章 电容式传感器1.ppt

第三章_电容式传感器1第三章   电容式传感器
§ 电容式传感器的工作原理
§ 电容式传感器测量电路
§ 电容式传感器的设计特点
§ 电容式传感器的应用
电容式传感器
优点:测量范围大、灵敏度高、结构简单、适应性强、动态响应时间短、易实现非接触测量等。
缺点:寄生电容影响较大;变间隙电容有非线性输出。
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。
利用电容器的原理,将非电量转换成电容量,进行测量的器件或装置,称为电容式传感器,它实质上是一个具有可变参数的电容器。
第三章
§ 电容式传感器的工作原理
工作原理及类型
变面积型电容传感器
变极距型电容传感器
变介电常数型电容式传感器
第三章
工作原理与类型
(一)工作原理
用两块金属平板作电极可构成电容器,当忽略边缘效应时,其电容C为
S—极板相对覆盖面积;
d—极板间距离;εr—相对介电常数;
ε0 —真空介电常数,ε—电容极板间介质的介电常数。
ε0 =1/(4∏*9*1011) F/cm =1/(∏) pF/cm= pF/m ;
d、S和εr中的某一项或几项有变化时,就改变了电容C,这就是电容式传感器的基本原理。
S
δ
ε
第三章
变极距(d)型: (a)、(e)
变面积型(S)型: (b)、(c)、(d)、(f)、(g)、(h)
变介电常数(ε)型: (i)、(j)、(k)、(l)
(二)三种基本类型
第三章
变面积(s)型电容传感器
直线位移式电容传感器:当动极板相对于定极板沿着长度方向平移△x时,其电容量为
△C与△x间呈线性关系。
灵敏度为:
第三章
平面线位移型
角位移电容传感器:动片有一角位移θ时,
两极板间覆盖面积S改变,电容量发生变化
当θ=0时
当θ≠0时
传感器电容量C与角位移θ间呈线性关系
(PF)
(PF)
第三章
面积变化型
角位移型
+
+
+
柱面线位移型.