項目5電容式位移傳感器的安裝與調(diào)試

1、項目項目5 電容式位移傳感器的安電容式位移傳感器的安裝與調(diào)試裝與調(diào)試項目描述項目描述本項目要求安裝與調(diào)試一臺電容式位移傳感器。電容式位移傳感器是將位移的變化量轉(zhuǎn)化為電容變化量的一種傳感器。它結(jié)構(gòu)簡單、分辨力高、可非接觸測量，并能在高溫、輻射和強烈震動等惡劣條件下工作，這是它獨特優(yōu)點。隨著集成電路技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，電容式傳感器成為一種很有發(fā)展前途的傳感器。知識和能力目標(biāo)；掌握電容式傳感器工作原理、基本結(jié)構(gòu)和工作類型。掌握電容傳感器常用信號處理電路的特點以及信號處理電路的調(diào)試方法和步驟，能分析和處理信號電路的常見故障。熟悉電容式傳感器的應(yīng)用。 （一）電容式傳感器工作原理及結(jié)構(gòu)（一）電容式傳感

2、器工作原理及結(jié)構(gòu) 電容式傳感器工作方式可分為變極距式、變面積式和變介電常數(shù)式三種類型。 dAc 1. 變極距式電容傳感器變極距式電容傳感器)1 (100000 xdxCdxCxdACx變極距式電容傳感器的特性曲線 差動結(jié)構(gòu)變極距電容傳感器 2. 變面積式電容傳感器變面積式電容傳感器面積變化型電容傳感器原理圖 金屬圓筒差動電容結(jié)構(gòu) 金屬圓筒差動電容結(jié)構(gòu) 3. 變介電常數(shù)式電容傳感器變介電常數(shù)式電容傳感器bhahdDdDldDldDhlCCCxx)ln() 1(2)ln(2)ln(2)ln()(2000021（二）電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路（二）電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路 1.交流電橋交流電橋 2.調(diào)頻電

3、路調(diào)頻電路ffLCCCCf021021)(21 3.運算放大式電路運算放大式電路 4. 脈沖寬度調(diào)制電路脈沖寬度調(diào)制電路HUCCCCU21210 各點的電壓波形 5. 二極管雙二極管雙T型交流電橋型交流電橋項目實施項目實施 二、電容式位移傳感器的安裝與調(diào)試二、電容式位移傳感器的安裝與調(diào)試 通過本實訓(xùn)項目的學(xué)習(xí)使大家了解電容式傳感器結(jié)構(gòu)及其特點。 本實訓(xùn)項目需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實驗?zāi)K、測微頭、數(shù)顯單元（主控臺電壓表）、直流穩(wěn)壓源。如圖5-12所示。 項目實施步驟： 1.按圖5-13安裝示意圖將電容傳感器裝于電容傳感器實驗?zāi)K上。 2.將電容傳感器專用連線插入電容傳感器實驗?zāi)K

4、專用接口，接線圖如圖5-14所示。 3.將電容傳感器實驗?zāi)K的輸出端Vo1與數(shù)顯表單元（主控臺電壓表）Vi相接（插入主控箱Vi孔），Rw調(diào)節(jié)到中間位置。 4接入15V電源，旋動測微頭推進電容傳感器動極板位置，每隔0.5mm記下位移X與輸出電壓值（此時電壓檔位打在20v），填入表5-1。項目拓展項目拓展 三、電容式傳感器的應(yīng)用 1. .電容式接近開關(guān) 當(dāng)不接地、絕緣被測物體接近檢測極板時，由于檢測極板上施加有高頻電壓，在它附近產(chǎn)生交變電場，被檢測物體就會受到靜電感應(yīng)，而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，正負電荷分離，使檢測極板的對地等效電容量增大，使LC振蕩電路的Q值降低。對能量損耗較大的介質(zhì)（如各種含水有機物），

5、它在高頻交變極化過程中是需要消耗一定能量的，該能量是由LC振蕩電路提供的，必然使Q值進一步降低，振蕩減弱，振蕩幅度減小。當(dāng)被測物體靠近到一定距離時，振蕩器的Q值低到無法維持振蕩而停振。根據(jù)輸出電壓U0的大小，可大致判定被測物接近的程度。 2. 電容式油量表電容式油量表 當(dāng)油箱中注入油時，液位上升至h處，電容的變化量CX與h成正比，電容為CX=CX0+CX。此時,電橋失去平衡，電橋的輸出電壓U0經(jīng)放大后驅(qū)動伺服電動機，由減速箱減速后帶動指針順時針偏轉(zhuǎn)，同時帶動RP滑動，使RP的阻值增大，當(dāng)RP阻值達到一定值時，電橋又達到新的平衡狀態(tài)，U0=0，伺服電動機停轉(zhuǎn)，指針停留在轉(zhuǎn)角X1處。可從油量刻度盤

6、上直接讀出油位的高度h。 3. 電容式差壓傳感器電容式差壓傳感器 當(dāng)被測壓力通過過濾器當(dāng)被測壓力通過過濾器6進入空腔進入空腔5時，金屬彈性膜片時，金屬彈性膜片1在在兩側(cè)壓力差作用下，將凸向壓力低的一側(cè)。膜片和兩個鍍兩側(cè)壓力差作用下，將凸向壓力低的一側(cè)。膜片和兩個鍍金玻璃圓片金玻璃圓片2之間的電容量便發(fā)生變化，由此便可測得壓之間的電容量便發(fā)生變化，由此便可測得壓力差。這種傳感器分辨率很高，常用于氣、液的壓力或壓力差。這種傳感器分辨率很高，常用于氣、液的壓力或壓差及液位和流量的測量。差及液位和流量的測量。 4. 電容測厚儀電容測厚儀 金屬帶材在軋制過程中不斷向前送進，如果帶材厚度發(fā)生金屬帶材在軋制

7、過程中不斷向前送進，如果帶材厚度發(fā)生變化，將引起它與上下兩個極板間距變化，即引起電容量變化，將引起它與上下兩個極板間距變化，即引起電容量的變化，如果總電容量的變化，如果總電容量C作為交流電橋的一個臂，電容變作為交流電橋的一個臂，電容變化化C引起電橋不平衡輸出，經(jīng)過放大、檢波、再放大，引起電橋不平衡輸出，經(jīng)過放大、檢波、再放大，最后在儀表上顯示出帶材的厚度。這種厚度儀的優(yōu)點是帶最后在儀表上顯示出帶材的厚度。這種厚度儀的優(yōu)點是帶材的振動不影響測量精度。材的振動不影響測量精度。5.電容器指紋識別電容器指紋識別 硅電容指紋圖像傳感器是最常見的半導(dǎo)體指紋傳感器,如圖5-19所示，它通過電子度量來捕捉指紋

8、。在半導(dǎo)體金屬陣列上能結(jié)合大約100,000個電容傳感器,其外面是絕緣的表面。傳感器陣列的每一點是一個金屬電極,充當(dāng)電容器的一極,按在傳感面上的手指頭的對應(yīng)點則作為另一極,傳感面形成兩極之間的介電層。由于指紋的脊和谷相對于另一極之間的距離不同(紋路深淺的存在),導(dǎo)致硅表面電容陣列的各個電容值不同,測量并記錄各點的電容值,就可以獲得具有灰度級的指紋圖像。 電容指紋識別器電容指紋識別器 項目小結(jié)項目小結(jié) 電容式傳感器的應(yīng)用非常廣泛，通過本項目的學(xué)習(xí)要求大家掌握電容式傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作類型及其特點，熟悉其轉(zhuǎn)換電路的工作原理。 1.電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高、抗過載能力大、動態(tài)特性好等優(yōu)點，且能在高溫、輻射和強烈振動等惡劣條件下工作。 2.只要固定平行板電容器3個參量d、S、e 中的兩個，改變另外一個參數(shù)，則電容量就將產(chǎn)生變化，所以電容式傳感器可以分成3種類型：變面積式、變極距式與變介電常數(shù)式。 3.