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間 2012 年 4月 15日學時2教學目標1、 了解電容式測量的基本概念，2、 掌握三種類型的電容式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作機理、參數(shù)計算公式和應用范圍。重點與難點三種類型電容式傳感器的工作原理及參數(shù)的計算教學手段與方法為了激發(fā)同學們對本課程學習的熱情，在講解概述部分采用大量的實用圖片、實物應用進行多媒體講授。教學過程：（包括授課思路、過程設計、講解要點及各部分具體內(nèi)容、時間分配等）【授課思路】電容式測量的基本概念；電容的計算公式；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。提問學生：電容的計算公式是什么？從公式可以看出

2、電容的大小由哪些量決定？引入電容式測量的概念和電容式傳感器的分類（采用提問方式）【講解要點】電容式傳感器的工作原理【導入新課】從日常生活中的實例出發(fā)激發(fā)學生學習興趣?！境鍪灸繕恕?、 了解電容式測量的基本概念，2、掌握三種類型的電容式傳感器的結(jié)構(gòu)、工作機理、參數(shù)計算公式和應用范圍?！揪唧w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。當被測量 s發(fā)生變化時，都會引起電容的變化，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 首先介紹最簡單的變間隙式電容傳感

3、器，推導計算公式、相對變化、非線性誤差和靈敏度。然后引導學生分析得出非線性會隨位移的增大而增大，自然地引入采用差動形式的變間隙式電容傳感器，同樣計算出非線性誤差和靈敏度，進行比較，突出其優(yōu)點。設動極板未移動時極板間距為0初始電容量為 極板2上移：電容的相對變化量為： 略去高次項，得：非線性誤差與/0有關。其表達式為： 傳感器的靈敏度為：差動式變間隙型電容傳感器初始位置時，動極板上移時：電容量的相對變化為 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：當內(nèi)筒上移x時，內(nèi)外筒間的電容C1為 與x成線性關系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)合電容液位計介紹變介電常數(shù)式電容傳感器的工作原理。公式的推導過程不是重點，讓學生下課后自己推導，結(jié)論是重點，對計算結(jié)果要認真分析。 學生活動明確目標理解 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)的相對介電常數(shù)，對于空氣介質(zhì)，r 1。所以變極距型電容傳感器在設計時要考慮滿足<<0的條件。且一般只能在極小的范圍內(nèi)變化。 總共舉3個例子（3種常見的變面積式）來進行講解，對于每個例子，分別從結(jié)構(gòu)特點、電容計算公式、相對變化、靈敏度等幾個方面來介紹。最后用一個包含3個例子的FLASH動畫來進行演示和總結(jié)。當其中一個極板發(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？說明各種類型的電容式傳感器的工作原理。2、推導差動式變間隙型電容傳感器的靈敏度