電容式傳感器工作原理16

1、精選文檔授課題目電容式傳感器的工作原理授課類型新授課首次授課時(shí)間 2012 年 4月 15日學(xué)時(shí)2教學(xué)目標(biāo)1、 了解電容式測(cè)量的基本概念，2、 掌握三種類型的電容式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、參數(shù)計(jì)算公式和應(yīng)用范圍。重點(diǎn)與難點(diǎn)三種類型電容式傳感器的工作原理及參數(shù)的計(jì)算教學(xué)手段與方法為了激發(fā)同學(xué)們對(duì)本課程學(xué)習(xí)的熱情，在講解概述部分采用大量的實(shí)用圖片、實(shí)物應(yīng)用進(jìn)行多媒體講授。教學(xué)過(guò)程：（包括授課思路、過(guò)程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）【授課思路】電容式測(cè)量的基本概念；電容的計(jì)算公式；三種類型的電容式傳感器：即變面積式、變間隙式和變介電常數(shù)式。提問(wèn)學(xué)生：電容的計(jì)算公式是什么？從公式可以看出

2、電容的大小由哪些量決定？引入電容式測(cè)量的概念和電容式傳感器的分類（采用提問(wèn)方式）【講解要點(diǎn)】電容式傳感器的工作原理【導(dǎo)入新課】從日常生活中的實(shí)例出發(fā)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?！境鍪灸繕?biāo)】1、 了解電容式測(cè)量的基本概念，2、掌握三種類型的電容式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、參數(shù)計(jì)算公式和應(yīng)用范圍。【具體內(nèi)容】電容式傳感器的工作原理及特性一 基本工作原理平行極板電容器的電容量為：以電容器為敏感元件，將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器稱為電容式傳感器。當(dāng)被測(cè)量 s發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容的變化，這就是電容式傳感器的工作原理。 二 電容式傳感器的類型和特性1. 變極距型電容傳感器 首先介紹最簡(jiǎn)單的變間隙式電容傳感

3、器，推導(dǎo)計(jì)算公式、相對(duì)變化、非線性誤差和靈敏度。然后引導(dǎo)學(xué)生分析得出非線性會(huì)隨位移的增大而增大，自然地引入采用差動(dòng)形式的變間隙式電容傳感器，同樣計(jì)算出非線性誤差和靈敏度，進(jìn)行比較，突出其優(yōu)點(diǎn)。設(shè)動(dòng)極板未移動(dòng)時(shí)極板間距為0初始電容量為 極板2上移：電容的相對(duì)變化量為： 略去高次項(xiàng)，得：非線性誤差與/0有關(guān)。其表達(dá)式為： 傳感器的靈敏度為：差動(dòng)式變間隙型電容傳感器初始位置時(shí)，動(dòng)極板上移時(shí)：電容量的相對(duì)變化為 非線性誤差為： 減小靈敏度：提高一倍2. 變面積型電容傳感器 板狀線位移變面積型 線性同心圓筒形線位移電容式傳感器初始電容C0為：當(dāng)內(nèi)筒上移x時(shí)，內(nèi)外筒間的電容C1為 與x成線性關(guān)系3. 變介

4、電常數(shù)型電容傳感器 首先介紹不同物質(zhì)具有不同的介電常數(shù)，引出變介電常數(shù)式電容傳感器。結(jié)合電容液位計(jì)介紹變介電常數(shù)式電容傳感器的工作原理。公式的推導(dǎo)過(guò)程不是重點(diǎn)，讓學(xué)生下課后自己推導(dǎo)，結(jié)論是重點(diǎn)，對(duì)計(jì)算結(jié)果要認(rèn)真分析。 學(xué)生活動(dòng)明確目標(biāo)理解 極板間介質(zhì)的介電系數(shù)；0 真空的介電常數(shù)，0 =8.854×10-12 F/m；r 極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，對(duì)于空氣介質(zhì)，r 1。所以變極距型電容傳感器在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮滿足<<0的條件。且一般只能在極小的范圍內(nèi)變化。 總共舉3個(gè)例子（3種常見(jiàn)的變面積式）來(lái)進(jìn)行講解，對(duì)于每個(gè)例子，分別從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、電容計(jì)算公式、相對(duì)變化、靈敏度等幾個(gè)方面來(lái)介紹。最后用一個(gè)包含3個(gè)例子的FLASH動(dòng)畫(huà)來(lái)進(jìn)行演示和總結(jié)。當(dāng)其中一個(gè)極板發(fā)生x位移后，改變了兩極板間的遮蓋面積S ，電容量C同樣隨之變化。思考題、討論題、作業(yè)1、 電容式傳感器有哪些類型？說(shuō)明各種類型的電容式傳感器的工作原理。2、推導(dǎo)差動(dòng)式變間隙型電容傳感器的靈敏度