變極距型電容傳感器

1、變極距變極距型型電容傳感器電容傳感器工業(yè)測控儀表工業(yè)測控儀表自動化與電氣工程學院自動化與電氣工程學院College of Automation and Electrical EngineeringCollege of Automation and Electrical Engineering授課教師：王軼卿授課教師：王軼卿變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器原理及結構變極距型電容傳感器原理及結構變極距型電容傳感器的應用變極距型電容傳感器的應用變極距型電容傳感器測量電路變極距型電容傳感器測量電路前沿科技與網(wǎng)絡拓展閱讀前沿科技與網(wǎng)絡拓展閱讀2復習：電容傳感器工作原理復習：電容傳感

2、器工作原理工作原理：工作原理：平板電容器，忽略邊緣效應平板電容器，忽略邊緣效應SCd式中式中:0 真空介電常數(shù)真空介電常數(shù)r 極板間介質的相對介電常數(shù)極板間介質的相對介電常數(shù) 電容極板間介質的介電常數(shù)；電容極板間介質的介電常數(shù)；S兩平行板所覆蓋的有效面積；兩平行板所覆蓋的有效面積；d兩平行板之間的距離。兩平行板之間的距離。0r 0rSd 3電容傳感器的類型電容傳感器的類型SCd變面積型變面積型電容傳感器電容傳感器變介質型變介質型電容傳感器電容傳感器變極距型變極距型電容傳感器電容傳感器上一專題上一專題4一、變極距型電容傳感器一、變極距型電容傳感器初始極距初始極距d0動極板動極板向下向下移動移動極

3、距減小極距減小d00rdSCdd 000ddCCCCkdddd靈敏度靈敏度非線性非線性動極板動極板dSr定極板定極板dd0越小越小 測量范圍測量范圍越小越小靈敏度靈敏度越高越高 5差動變極距型電容傳感器差動變極距型電容傳感器單一型單一型差動型差動型改善非線性改善非線性斜率斜率變變大大靈敏度提高靈敏度提高曲線變直曲線變直差動電容輸出曲線差動電容輸出曲線動極板動極板dSr定極板定極板d動極板動極板1dSr定極板定極板dr定極板定極板2d2C1C1020CC12=CCd動極板向下運動動極板向下運動1020dd初態(tài)：初態(tài)：:d6差動變極距型電容傳感器差動變極距型電容傳感器0001dCdCkddd靈敏度

4、靈敏度單一型單一型差動型差動型002021()dCdCkddd相對非線性相對非線性誤差誤差0100%Ldd20()100%Ldd結論：結論：差動型差動型靈敏度提高靈敏度提高近一倍，近一倍，相對非線性誤差減小相對非線性誤差減小一個數(shù)量級！一個數(shù)量級！動極板動極板dSr定極板定極板d動極板動極板1dSr定極板定極板dr定極板定極板2d2C1C7變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器原理及結構變極距型電容傳感器原理及結構變極距型電容傳感器的應用變極距型電容傳感器的應用變極距型電容傳感器測量電路變極距型電容傳感器測量電路前沿科技與網(wǎng)絡拓展閱讀前沿科技與網(wǎng)絡拓展閱讀8二、變極距型電容傳感

5、器測量電路二、變極距型電容傳感器測量電路環(huán)形二極管檢波電路環(huán)形二極管檢波電路9調頻電路調頻電路信號流程信號流程 被測物理量變化被測物理量變化 電容電容Cd變化變化 LC 振蕩器輸出頻率變化振蕩器輸出頻率變化輸出電壓輸出電壓Uo變化變化 將頻率轉換為電壓將頻率轉換為電壓U0輸出輸出與與電渦流傳感器電渦流傳感器調頻電路調頻電路有何有何區(qū)別？區(qū)別？dC鑒頻器特性鑒頻器特性012dfL C10變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器原理及結構變極距型電容傳感器原理及結構變極距型電容傳感器的應用變極距型電容傳感器的應用變極距型電容傳感器測量電路變極距型電容傳感器測量電路前沿科技與網(wǎng)絡拓展閱

6、讀前沿科技與網(wǎng)絡拓展閱讀11三、變極距型電容傳感器的應用三、變極距型電容傳感器的應用電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器電容式差壓傳感器電容式差壓傳感器投入式電容液位傳感器投入式電容液位傳感器電容式接近開關電容式接近開關12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負加速度負加速度應用應用1 1 電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器體積小體積小13硅微電容加速度傳感器硅微電容加速度傳感器多晶硅上電極多晶硅上電極多晶硅下電極多晶硅下電極三軸三軸加速度傳感器加速度傳感器多晶硅懸臂梁多晶硅懸臂梁 差動變極距型電容傳感器差動變極距型電容傳感器14應用應用2 2 電容式接近開關電容式接近開關電

7、容式接近開關用于物位測量電容式接近開關用于物位測量接近開關：無觸點行程開關接近開關：無觸點行程開關, ,當當物體與接近開關的感應面之間的物體與接近開關的感應面之間的距離達距離達到到動作距離動作距離時，無需時，無需與運動部件直接接觸即與運動部件直接接觸即可操作。可操作。15各種電容式接近開關各種電容式接近開關全密封防水式全密封防水式遠距離大量程遠距離大量程16各種電容式接近開關各種電容式接近開關齊平式齊平式非齊平式非齊平式17電容式接近開關原理電容式接近開關原理上檢測上檢測極板極板下檢測下檢測極板極板測量轉換電路測量轉換電路1212C CCCC被被測測物物串聯(lián)串聯(lián)導電！導電！18接近開關拓展思考

8、接近開關拓展思考A A：導電，遠離金屬物體：導電，遠離金屬物體Q Q：電容接近開關對被測介質有無要求？：電容接近開關對被測介質有無要求？還有何種類型的接近開關？使用時各有何特點？還有何種類型的接近開關？使用時各有何特點？電渦流接近開關、霍爾接近開關電渦流接近開關、霍爾接近開關19應用應用3 3 投入式電容液位傳感器投入式電容液位傳感器陶瓷膜片陶瓷膜片原理：原理：0PPgH0PPH壓力壓力P陶瓷膜片陶瓷膜片電容量變化電容量變化鍍金鍍金動極板位移動極板位移變極距型變極距型電容傳感器電容傳感器彈性元件彈性元件20各種電容液位傳感器各種電容液位傳感器差壓式差壓式投入式投入式變介質型變介質型液位限位報警

9、液位限位報警總結：總結：幾種電容液位傳感器的幾種電容液位傳感器的優(yōu)點優(yōu)點、缺點缺點、使用方法使用方法、標定方法標定方法以及以及適用場合適用場合。21應用應用4 4 電容式差壓傳感器電容式差壓傳感器 高壓側進氣口高壓側進氣口低壓側進氣口低壓側進氣口22電容式差壓傳感器內部結構電容式差壓傳感器內部結構外殼p1p2金屬鍍層凹形玻璃膜片過濾器膜片：彈性元件膜片：彈性元件差動變極距型電容傳感器差動變極距型電容傳感器23本節(jié)內容回顧本節(jié)內容回顧重點重點 差動結構差動結構難點難點 電容接近開關電容接近開關非接觸非接觸霍爾接近開關霍爾接近開關電渦流接近開關電渦流接近開關24變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器原理及結構變極距型電容傳感器原理及結構變極距型電容傳感器的應用變極距型電容傳感器的應用變極距型電容傳感器測量電路變極距型電容傳感器測量電路前沿科技與網(wǎng)絡拓展閱讀前沿科技與網(wǎng)絡拓展閱讀25 站在巨人肩上站在巨人肩上前沿科技前沿科技MEMS電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器直接