第4章 電容傳感器

1、第第4章章 電容式傳感器電容式傳感器 v4.1電容式傳感器的工作原理與結構形式電容式傳感器的工作原理與結構形式 v4.2 電容傳感器的測量電路電容傳感器的測量電路 v4.3 電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用 v小小 結結 第四章電容傳感器原理動畫第四章電容傳感器原理動畫 我們先來做一個實驗。打開一只老式收音機后我們先來做一個實驗。打開一只老式收音機后 蓋，可以看到一只蓋，可以看到一只“可變電容器可變電容器”。增加該電容。增加該電容 器器“動片動片”的旋出角度，收音機的諧振頻率就逐的旋出角度，收音機的諧振頻率就逐 漸升高，所接收到的電臺頻率也逐漸升高。漸升高，所接收到的電臺頻率也逐漸升高。

2、結論：這個電容器的電容量與兩個極板的有效結論：這個電容器的電容量與兩個極板的有效 投影面積成正比。投影面積成正比。 指紋識別傳感器 圖為IBM ThinkpadT4 2/T43 的指紋識 別傳感器 3 電容式指紋識別傳感器電容式指紋識別傳感器 v指紋識別目前最常用的是電容式傳 感器，也被稱為第二代指紋識別系 統(tǒng)。 v下圖為指紋經(jīng)過處理后的成像圖： 4 5 v指紋識別所需電容傳感器包含一個大約有指紋識別所需電容傳感器包含一個大約有 數(shù)萬個金屬導體的陣列，其外面是一層絕數(shù)萬個金屬導體的陣列，其外面是一層絕 緣的表面緣的表面 6 v當用戶的手指放在上面時，金屬導體陣列當用戶的手指放在上面時，金屬導體

3、陣列/ /絕絕 緣物緣物/ /皮膚就構成了相應的小電容器陣列。它皮膚就構成了相應的小電容器陣列。它 們的電容值隨著脊（近的）和溝（遠的）與們的電容值隨著脊（近的）和溝（遠的）與 金屬導體之間的距離不同而變化。金屬導體之間的距離不同而變化。 7 4.1電容式傳感器的工作原理與結構電容式傳感器的工作原理與結構 形式形式 v4.1.1電容傳感器的工作原理電容傳感器的工作原理 v4.1.2 電容式傳感器的結構形式電容式傳感器的結構形式 第一節(jié)第一節(jié) 電容式傳感器的工作原理電容式傳感器的工作原理 上式中，哪幾個參量是變量？可以上式中，哪幾個參量是變量？可以 做成哪幾種類型的電容傳感器？做成哪幾種類型的電

4、容傳感器？ 0 r AA C dd 電容傳感器的基本理想公式為電容傳感器的基本理想公式為 第一節(jié)第一節(jié) 電容式傳感器的工作原理電容式傳感器的工作原理 改變改變A A、d d、 三個參量中的任意一個量，三個參量中的任意一個量， 均可使平板電容的電容量均可使平板電容的電容量C C 改變。改變。 固定三個參量中的兩個，可以做成三種類固定三個參量中的兩個，可以做成三種類 型的電容傳感器。型的電容傳感器。 0 r AA C dd 從電工知識可知，電容傳感器的電容量從電工知識可知，電容傳感器的電容量C與兩極板與兩極板 相互遮蓋的有效面積相互遮蓋的有效面積A以及兩極板之間的介質相對介以及兩極板之間的介質相對

5、介 電常數(shù)電常數(shù)r成正比，與兩極板間的距離成正比，與兩極板間的距離d（常稱為極距）（常稱為極距） 成反比。成反比。 回回 顧顧 一一 下下 4.1.2 電容式傳感器的結構形式電容式傳感器的結構形式 v1. 變極距型電容傳感器 v2. 變面積型傳感器 v3. 變介電常數(shù)型傳感器 v由于各種介質的相對介電常數(shù)不同，如果在電容器 兩極板間插入不同介質，電容器的電容量就會不同， 利用這種原理制作的電容傳感器稱為變介電常數(shù)型 電容傳感器，常被用來測量液體的液位和材料的厚 度。 一、變面積式電容傳感器一、變面積式電容傳感器 圖圖a是平板形直線位移式結構，其中極板是平板形直線位移式結構，其中極板1可以左右移

6、動，可以左右移動， 稱為動極板。極板稱為動極板。極板2固定不動，稱為定極板。圖固定不動，稱為定極板。圖b b是同心圓筒形是同心圓筒形 變面積式傳感器。外圓筒不動，內圓筒在外圓筒變面積式傳感器。外圓筒不動，內圓筒在外圓筒 內作上、下內作上、下 直線運動。圖直線運動。圖c c是一個角位移式的結構。極板是一個角位移式的結構。極板2 2的軸由被測物體的軸由被測物體 帶動而旋轉一個角位移帶動而旋轉一個角位移 度時，兩極板的遮蓋面積度時，兩極板的遮蓋面積A A就減小，就減小， 因而電容量也隨之減小。因而電容量也隨之減小。 變面積型電容式傳感器變面積型電容式傳感器(詳細分析詳細分析) 改變極板間覆蓋面積的電

7、容式傳感器，常用的有改變極板間覆蓋面積的電容式傳感器，常用的有角位移角位移 型型和和線位移型線位移型兩種。兩種。 圖為典型的角位移型電容式傳感器圖為典型的角位移型電容式傳感器 當動板有一轉角時，與定板之間相互覆蓋的面積就發(fā)生變化，當動板有一轉角時，與定板之間相互覆蓋的面積就發(fā)生變化， 因而導致電容量變化。因而導致電容量變化。 + + + 14 v當覆蓋面積對應的中心角為當覆蓋面積對應的中心角為a、極板半徑為、極板半徑為r時，覆時，覆 蓋面積為蓋面積為 s=ar2/2，電容量為，電容量為 ： 2 2 0ar c r 常數(shù) 2 2 0r da dC d r 15 其靈敏度為：其靈敏度為： v線位移

8、型電容 式傳感器 平面線位移型 和圓柱線位移 型兩種。 16 v對于平面線位移型電容式傳感器，當寬度為對于平面線位移型電容式傳感器，當寬度為b的動板的動板 沿箭頭沿箭頭x方向移動時，覆蓋面積變化，電容量也隨之方向移動時，覆蓋面積變化，電容量也隨之 變化變化 v電容量為：電容量為： 17 b b a a x x 0 .() . b axb CCx 0 b CCCx 其靈敏度為其靈敏度為 ： 0 () CCb k xa v對于圓柱線位移型電容式傳感器，對于圓柱線位移型電容式傳感器， 當覆蓋長度當覆蓋長度x變化時，電容量也變化時，電容量也 隨之變化隨之變化 v其電容為：其電容為： )/ln( 2 2

9、1rr x C v式中：式中：xx外圓筒與內圓筒覆蓋部分長外圓筒與內圓筒覆蓋部分長 度；度； vr1r1、r2r2外圓筒內半徑與內圓筒（或外圓筒內半徑與內圓筒（或 內圓柱）外半徑，即它們的工作半徑內圓柱）外半徑，即它們的工作半徑 v其靈敏度為：其靈敏度為： 常數(shù) )/ln( 2 21 rrdx dC k 18 線位移線位移 角位移角位移 單組式單組式 差動式差動式 )ln( 2 12 rr l C l l C rr l rr ll rr l C 0 2 1212 )ln( 2 )ln( )(2 )(ln 2 1 平板結構對極距變化特別敏感，測量精度受到影響。而圓柱形結平板結構對極距變化特別敏感

10、，測量精度受到影響。而圓柱形結 構受極板徑向變化的影響很小，成為實際中最常用的結構。構受極板徑向變化的影響很小，成為實際中最常用的結構。 可見變面積式電容傳感器輸出是線性的，靈敏度為一常數(shù)?？梢娮兠娣e式電容傳感器輸出是線性的，靈敏度為一常數(shù)。 增大初始電容增大初始電容C0可以提高傳感器的靈敏度；可以提高傳感器的靈敏度； 極板寬度極板寬度a的大小不影響靈敏度，但不能太小，否則邊緣電的大小不影響靈敏度，但不能太小，否則邊緣電 場影響增大，非線性將增大；場影響增大，非線性將增大； X變化不能太大，否則邊緣效應會使傳感器特性產(chǎn)生非線變化不能太大，否則邊緣效應會使傳感器特性產(chǎn)生非線 性變化。性變化。 （

11、因為以上的推導是在忽略邊緣效應的情況下進行的）。（因為以上的推導是在忽略邊緣效應的情況下進行的）。 變面積式電容傳感器的特性變面積式電容傳感器的特性 變面積式電容傳感器的輸出特變面積式電容傳感器的輸出特 性是線性的，靈敏度是常數(shù)。這一性是線性的，靈敏度是常數(shù)。這一 類傳感器多用于檢測直線位移、角類傳感器多用于檢測直線位移、角 位移、尺寸等參量。位移、尺寸等參量。 二、變極距式電容傳感器二、變極距式電容傳感器 當動極板受被測物體作用引起位當動極板受被測物體作用引起位 移時，改變了兩極板之間的距離移時，改變了兩極板之間的距離d d，從，從 而使電容量發(fā)生變化。而使電容量發(fā)生變化。 實際使用時，總是

12、使初始極距實際使用時，總是使初始極距d0盡量盡量 小些，以提高靈敏度，但這也帶來了變極小些，以提高靈敏度，但這也帶來了變極 距式電容器的行程較小的缺點。距式電容器的行程較小的缺點。 極距式電容傳感器（詳細解析）極距式電容傳感器（詳細解析） 極距式電容傳感器 當傳感器的當傳感器的r r和和A為常為常 數(shù)數(shù), ,初始極距為初始極距為0 0時時, ,由由 式式(4-1)可知其初始電容可知其初始電容 量量C0 0為為 0 0 0 A c r (4-2) + + + 23 0 為真空介電常數(shù)為真空介電常數(shù) r 為相對介電常數(shù)為相對介電常數(shù) 若電容器極板間距離由初始值若電容器極板間距離由初始值0 0縮小縮

13、小, , 電容量增大電容量增大C, , 則有則有 0 0 0 0 001 0 0 00 0 0 0 0 0 01 )1 ( )( CCCCC C AAA CCC rrr 24 0 1 C C 由前式可知由前式可知, , 傳感器的輸出特性傳感器的輸出特性C = f ( () )不不 是線性關系是線性關系, ,而是雙曲線關系而是雙曲線關系 變極距型電容式傳感器只有在變極距型電容式傳感器只有在 / / 0 0很小很小 時時, , 才有近似的線性才有近似的線性輸出輸出 25 時，展開為級數(shù)形式時，展開為級數(shù)形式 23 0 1 C C 1 因因，忽略高次項，忽略高次項 0 C C 1 上式表明，在上式表

14、明，在 條件下，電容的變化與極板條件下，電容的變化與極板 間距變化量近似是線性關系。間距變化量近似是線性關系。 變極距式電容傳感器的特性曲線變極距式電容傳感器的特性曲線 a） 結構示意圖結構示意圖 b）電容量與極板距離的關系）電容量與極板距離的關系 1定極板定極板 2動極板動極板 觀察圖觀察圖5-4b所示的變極距式電容傳感器特性曲線，所示的變極距式電容傳感器特性曲線， 變極距式電容傳感器的特性是什么曲線？當初始安裝變極距式電容傳感器的特性是什么曲線？當初始安裝 距離距離d0較小時所引起的電容變化量較小時所引起的電容變化量C1，與，與d0較大時較大時 的的C2比較，靈敏度哪個高？對行程有何影響？

15、比較，靈敏度哪個高？對行程有何影響？ 欲提高靈敏度，應減小間隙欲提高靈敏度，應減小間隙，但受電容器擊穿電壓的，但受電容器擊穿電壓的 限制限制. .為此為此, , 極板間可采用高介電常數(shù)的材料（云母、塑料膜極板間可采用高介電常數(shù)的材料（云母、塑料膜 等）作介質；等）作介質； 非線性隨相對位移的增加而增加，為保證一定的線性度，非線性隨相對位移的增加而增加，為保證一定的線性度， 應限制動極板的相對位移量。應限制動極板的相對位移量。 為改善非線性，可以采用差動式。為改善非線性，可以采用差動式。 0.02 0.1 C1C1 C2C2 動極板上移 動極板上移 ，則，則C1C1增大，增大， C2C2減小，初

16、始電容用減小，初始電容用C0C0來表示，來表示， 則則 ： 23 10 1 ddd CC ddd 23 20 1CC 差動電容器輸出：差動電容器輸出： 3 120 22CCCC 忽略高次項：忽略高次項： 0 2 C C 靈敏度提高一倍， 靈敏度提高一倍， 非線性誤差減小。非線性誤差減小。 三、變介電常數(shù)式三、變介電常數(shù)式 因為各種介質的相對介電常數(shù)不同，所以在電容器兩因為各種介質的相對介電常數(shù)不同，所以在電容器兩 極板間插入不同介質時，電容器的電容量也就不同。極板間插入不同介質時，電容器的電容量也就不同。 幾種介質的相對介電常數(shù)幾種介質的相對介電常數(shù) 變介電常數(shù)型電容傳感器變介電常數(shù)型電容傳感

17、器(詳細分析詳細分析) 31 （主要測量厚度、液位、介值的溫度和濕度等）（主要測量厚度、液位、介值的溫度和濕度等） x x h h 2r2r 2R2R 類型類型1 1： 被測液體的液面在電容式傳被測液體的液面在電容式傳 感器元件的兩同心圓柱型電極間感器元件的兩同心圓柱型電極間 變化時，引起極間不同介電常數(shù)變化時，引起極間不同介電常數(shù) 的高度發(fā)生變化，導致電容的改的高度發(fā)生變化，導致電容的改 變。變。 1 1液體介質介電常數(shù)；液體介質介電常數(shù)； 0 0空氣中介電常數(shù)（空氣中介電常數(shù)（F/mF/m）；）； h h電極板總長度（電極板總長度（m m）；）； r r內電極板外徑（內電極板外徑（m m）

18、；）； R R外電極板內徑（外電極板內徑（m m）；）； x x液面高度（液面高度（m m）。）。 可見，輸出電容 可見，輸出電容C C與液面高度與液面高度 x x 成成 線性關系。線性關系。 010 22() lnln hx C RR rr 液面高度液面高度 0 0 1 1 類型類型2 2： d d 面積面積S S 氣隙氣隙 0r 當某種介質在兩固當某種介質在兩固 定極板間運動時，電容定極板間運動時，電容 輸出與介質參數(shù)之間的輸出與介質參數(shù)之間的 關系為：關系為： 0 r S C d d d d 運動介質的厚度（運動介質的厚度（m m） 可見：可見： 若厚度若厚度 d d 保持不變，介電常數(shù)

19、保持不變，介電常數(shù)r r 改變（如濕度變改變（如濕度變 化），可做成濕度傳感器；化），可做成濕度傳感器； 若若rr不變，可做成測厚傳感器不變，可做成測厚傳感器 變介電常數(shù)式電容傳感器的用途思考變介電常數(shù)式電容傳感器的用途思考 根據(jù)上根據(jù)上表，分析表，分析不同介質對變介不同介質對變介 電常數(shù)電容器的影響。在電容器兩極電常數(shù)電容器的影響。在電容器兩極 板間插入干的紙和潮濕的紙時，哪一板間插入干的紙和潮濕的紙時，哪一 種情況下的電容量變大？可用于測量種情況下的電容量變大？可用于測量 什么非電量？什么非電量？ 1、差動式變極距式電容傳感器的靈敏度是 變極距式傳感器的_倍. A、2 B、3 C、4 D、

20、5 0 000 0 d bll CCC r 0 00 d lb C r F10854. 8 0.01m 0.02m0.01mF/m105F/m10 8.854 18 5-12 C m/F10854. 8 m01. 0 F10854. 8 16 18 l C S 解：根據(jù)式 可得出 將已知條件代入到上式中， 例一：已知變面積型電容傳感器的兩極板間距離為10mm， =50Fm，兩極板幾何尺寸一樣，為 30mm20mm5mm，在外力作用下，其中動極板在原位 置上向外移動了10mm，試求 C=? S=? 2 0 0 0 0 d A d C d C S r m/F10723. 7 m109 102514

21、. 3F/m1F/m10 8.854 7 28- 6-12 S d C S F10446.15m102m/F10723. 7 13-67 dSC pF/mV100 C V Sc mV46.154V 154.46 5770 解：因為 ，所以 又因為，所以 而測量電路的靈敏度，所以 讀數(shù)儀表的指示值變化格數(shù)=格。 例二：一個圓形平板電容式傳感器，其極板半徑為5mm，工 作初始間隙為0.3mm，空氣介質，所采用的測量電路的靈敏 度為100 ，讀數(shù)儀表靈敏度為5格/mV。如果工作時傳感器的 間隙產(chǎn)生2m的變化量，則讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？ 4.2 電容傳感器的測量電路電容傳感器的測量電路 v4.2

22、.1 橋式電路橋式電路 v4.2.2 調頻電路調頻電路 v4.2.3 脈沖寬度調制電路脈沖寬度調制電路 4.2.1 橋式電路橋式電路 v電橋輸出電壓為 22)()( )()( 2 000 00 21 21 0 U C CU CCCC CCCCU CC CC U xx xx 4.2.2 調頻電路調頻電路 v調頻電路是將電容式傳感器作為LC振蕩器諧振回路的一部分， 或作為晶體振蕩器中的石英晶體的負載電容，其原理如圖4- 8所示。當電容傳感器工作時，被測量導致電容量發(fā)生變化， 使振蕩器的頻率發(fā)生相應的改變，這樣就實現(xiàn)了C/F的變換， 故稱為調頻電路。調頻振蕩器的頻率由下式?jīng)Q定 調頻電路將電容式傳感器

23、作為調頻電路將電容式傳感器作為 LC LC 振蕩器諧振振蕩器諧振 回路的一部分，當電容傳感器工作時，電容回路的一部分，當電容傳感器工作時，電容Cx 發(fā)發(fā) 生變化，就使振蕩器的頻率生變化，就使振蕩器的頻率 f 產(chǎn)生相應的變化。產(chǎn)生相應的變化。 0 1 5-2 2 f L C 調頻（調頻（FM）電路）電路 4.2.3差動脈沖寬度調制電路 差動脈沖調寬電路利用對傳感器電容的充放 差動脈沖調寬電路利用對傳感器電容的充放 電使電路輸出脈沖的寬度隨傳感器電容量變化而電使電路輸出脈沖的寬度隨傳感器電容量變化而 變化。其基本出發(fā)點是構成一個頻率穩(wěn)定的方波變化。其基本出發(fā)點是構成一個頻率穩(wěn)定的方波 發(fā)生器，以電

24、容變化來調節(jié)占空比，由此引起平發(fā)生器，以電容變化來調節(jié)占空比，由此引起平 均直流分量的變化。均直流分量的變化。 雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器觸發(fā)器 R2R2 A1A1 A2A2 VD1VD1 R1R1 uABuAB C2C2 C1C1 Q Q Q Q A A G G B B F F U UR R 比較器比較器 循循 環(huán)環(huán) 工工 作作 VD2VD2 U0平均值為零平均值為零U0平均值不為零平均值不為零 r uu u CRT 1 1 111 ln r uu u CRT 1 1 222 ln 設設R R1 1=R =R2 2 與電容差值成正比與電容差值成正比 1 21 21 0 u CC CC u 第三節(jié)第

25、三節(jié) 電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用 電容器的容量受三個因素影響，電容器的容量受三個因素影響， 即：極距即：極距x、相對面積、相對面積A 和極間介電常和極間介電常 數(shù)數(shù) 。固定其中兩個變。固定其中兩個變 量，電容量量，電容量C 就就 是另一個變量的一元函數(shù)。只要想辦是另一個變量的一元函數(shù)。只要想辦 法將被測非電量轉換成極距或者面積、法將被測非電量轉換成極距或者面積、 介電常數(shù)的變化，就可以通過測量電介電常數(shù)的變化，就可以通過測量電 容量這個電參數(shù)來達到非電量電測的容量這個電參數(shù)來達到非電量電測的 目的。目的。 4.3 電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用 v4.3.1 電容式壓力傳感器電

26、容式壓力傳感器 v4.3.2 電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器 v4.3.3 電容式料位計電容式料位計 v4.3.4 電容測厚儀電容測厚儀 v4.3.5 電容式油量表電容式油量表 v4.3.6 電容式濕度傳感器電容式濕度傳感器 v4.3.7 電容式接近開關電容式接近開關 4.3.1 電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器 v 圖圖4.10 差動式電容差壓傳感器差動式電容差壓傳感器 v1：彈性平膜片（動極）； 2：凹玻璃圓片； 3：金屬鍍層（定極）； 4： 低壓側進氣孔；5：輸出端子；6：空腔；7：過濾器；8：殼體：9高 壓側進氣孔 v 圖圖4.11 電容式進氣壓力傳感器結構示意圖電容式進氣壓力傳

27、感器結構示意圖 v1：氧化鋁膜片；2：進氣歧管；3、6：電極引線；4：厚膜電極；5-絕 緣介質 4.3.2 電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器 v 圖圖4.13 電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器 v 1：絕緣體；：絕緣體；2：固定電極；：固定電極；3：質量塊；：質量塊； 4彈簧片彈簧片 加速度傳感器在汽車中的應用加速度傳感器在汽車中的應用 當測得的負加速度值超過設定值時，當測得的負加速度值超過設定值時， 微處理器微處理器據(jù)此判斷發(fā)生了碰據(jù)此判斷發(fā)生了碰 撞，于是就啟動撞，于是就啟動 轎車前部的折疊式安全氣囊迅速充氣而膨脹，轎車前部的折疊式安全氣囊迅速充氣而膨脹， 托住駕駛員及前排乘員的胸

28、部和頭部。托住駕駛員及前排乘員的胸部和頭部。 裝有傳感裝有傳感 器的假人器的假人 氣囊氣囊 汽車氣囊的保護作用汽車氣囊的保護作用 使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰 撞時，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣撞時，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣 。 汽車氣囊對駕駛員的保護作用汽車氣囊對駕駛員的保護作用 4.3.3 電容式料位計電容式料位計 v電容式料位計是利用介質料位變化對電容介電常數(shù)的影響這一原理制成 的。利用電容傳感器可以對密封倉內導電性不良的松散物質的料位進行 檢測，并能進行自動控制。檢測料位時，可以用顯示燈來監(jiān)視料位的情 況，如到達上限時應停料，到達下限時應加料等。 一、電

29、容式液位計一、電容式液位計 棒狀電極（金屬管）棒狀電極（金屬管） 外面包裹聚四氟乙烯套外面包裹聚四氟乙烯套 管，當被測液體的液面管，當被測液體的液面 上升時，引起棒狀電極上升時，引起棒狀電極 與導電液體之間的電容與導電液體之間的電容 變大。變大。 聚四氟乙烯外套聚四氟乙烯外套 電容式液位限位傳感器電容式液位限位傳感器 液位限位傳感器與液液位限位傳感器與液 位變送器的區(qū)別在于：它位變送器的區(qū)別在于：它 不給出模擬量，而是給出不給出模擬量，而是給出 開關量。當液位到達設定開關量。當液位到達設定 值時，它輸出低電平。但值時，它輸出低電平。但 也可以選擇輸出為高電平也可以選擇輸出為高電平 的型號。的型

30、號。 液位限位傳感器的液位限位傳感器的 設定設定 智能化液位傳感器的設智能化液位傳感器的設 定方法十分簡單：定方法十分簡單： 用手指壓住設定按鈕，用手指壓住設定按鈕， 當液位達到設定值時，放開當液位達到設定值時，放開 按鈕，智能儀器就記住該設按鈕，智能儀器就記住該設 定。正常使用時，當水位高定。正常使用時，當水位高 于該點后，即可發(fā)出報警信于該點后，即可發(fā)出報警信 號和控制信號。號和控制信號。 設定按鈕設定按鈕 智能化液位限位傳感器的設定按鈕智能化液位限位傳感器的設定按鈕 超限燈超限燈 正常工作正常工作 指示燈指示燈 設定按鈕設定按鈕 電源電源 指示燈指示燈 4.3.4 電容測厚儀電容測厚儀

31、v電容測厚儀主要用于測量金屬帶材在軋制過程中的厚度，其 工作原理如圖所示。 4.3.5 電容式油量表電容式油量表 機械式油量表：機械式油量表： 在油箱內，裝在油箱內，裝 有類似衛(wèi)生間水箱有類似衛(wèi)生間水箱 里的浮球，通過杠里的浮球，通過杠 桿帶動電阻絲式圓桿帶動電阻絲式圓 盤電位器，由電流盤電位器，由電流 表指示出油量。表指示出油量。 電容式油量表電容式油量表 當油箱中注滿油時，液位上升，指針停留在轉角為當油箱中注滿油時，液位上升，指針停留在轉角為 m處。處。 當油箱中的油位降低時，電容傳感器的電容量當油箱中的油位降低時，電容傳感器的電容量Cx減小，電橋失減小，電橋失 去平衡，伺服電動機反轉，指

32、針逆時針偏轉（示值減小），同去平衡，伺服電動機反轉，指針逆時針偏轉（示值減?。?，同 時帶動時帶動RP的滑動臂移動。當?shù)幕瑒颖垡苿?。當RP阻值達到一定值時，電橋又達阻值達到一定值時，電橋又達 到新的平衡狀態(tài)，伺服電動機停轉，指針停留在新的位置（到新的平衡狀態(tài)，伺服電動機停轉，指針停留在新的位置（ x 處）。處）。 上頁所示的油量表在傾斜狀態(tài)時可以使上頁所示的油量表在傾斜狀態(tài)時可以使 用嗎？為什么？用嗎？為什么？ 該油該油 量表可量表可 用于飛用于飛 機油箱機油箱 4.3.6 電容式濕度傳感器電容式濕度傳感器 v電容式濕度傳感器主要用來測量環(huán)境的相對濕度。傳感器的感濕元件是 高分子薄膜式濕敏電容，

33、其結構如圖所示。它的兩個上電極是梳狀金屬 電極，下電極是一多孔透氣性金屬電極，上下電極間是親水性高分子介 質膜，兩個梳狀上電極、高分子薄膜和下電極構成兩個串聯(lián)的電容。當 環(huán)境相對濕度改變時，高分子薄膜通過網(wǎng)狀下電極吸收或放出水分，使 高分子薄膜的介質常數(shù)發(fā)生變化，從而導致電容量改變。 三、濕敏電容三、濕敏電容 利用具有很大吸濕性的絕緣材料作利用具有很大吸濕性的絕緣材料作 為電容傳感器的介質，在其兩側面鍍上為電容傳感器的介質，在其兩側面鍍上 多孔性電極。當相對濕度增大時，吸濕多孔性電極。當相對濕度增大時，吸濕 性介質吸收空氣中的水蒸氣，使兩塊電性介質吸收空氣中的水蒸氣，使兩塊電 極之間的介質相對介電常數(shù)大為增加極之間的介質相對介電常數(shù)大為增加