第10講 電容式壓力傳感器

第10講電容式壓力傳感器

CapacitivePressureSensorsC——電容量，單位：F法拉

——真空介電常數(shù)，8.85×10-12F/m

——極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)A——極板的有效面積（m2）

——兩平行極板間的距離（m）1、平板電容器§1電容式傳感器的原理和結(jié)構(gòu)2、圓筒形電容器√極板上移：1、基本特性二、變間隙型電容傳感器討論：（1）略去高次項（2）考慮二次項2、有介電層的變間隙型電容傳感器動極板上移：初始位置時，3、差動式變間隙型電容傳感器提高一倍減小略去高次項：中間極移動式變面積型差動結(jié)構(gòu)變面積型板狀線位移變面積型角位移變面積型筒狀線位移變面積型結(jié)構(gòu)型式三、變面積型電容傳感器線性1、板狀線位移變面積型線性2、角位移變面積型線性3、筒狀線位移變面積型4、中間極移動式變面積型①扇形平板結(jié)構(gòu)5、差動結(jié)構(gòu)變面積型②柱面型結(jié)構(gòu)四、變介質(zhì)型電容傳感器例1：薄膜測厚參考文獻：“高靜電場下的薄膜測厚技術(shù)”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年8期線性例2：電容式液位傳感器1、“用MATLAB語言建立液位電容傳感器特性的數(shù)學模型”，《傳感器技術(shù)》，2001年6期參考文獻：2、“射頻電容式傳感器的研究與應用”，《傳感器技術(shù)》，2001年2期設計一個油料液位監(jiān)測系統(tǒng)。當液位高于H1時，鳴響震鈴且紅色LED亮，當液位低于H2時，鳴響震鈴且黃色LED亮，當液位處于H1和H2之間時，綠色LED亮。差動變間隙型電容傳感器，初始電容，初始間隙，設動極板相對于定極板位移了，計算其非線性誤差。若改為單極平板電容，初始值不變，非線性誤差有多大？如何改善單極式變間隙型電容傳感器的非線性？思考題！?。‰娙菔絺鞲衅鳒y量電路被測非電量U、I、f電容直放式外差式普通交流電橋耦合電感電橋變壓器電橋雙T二極管交流電橋交流電橋電路運算放大器式電路調(diào)頻電路調(diào)幅電路調(diào)寬電路§2電容式傳感器的測量電路振蕩回路固有電容引線分布電容傳感器電容一、調(diào)頻電路1、直放式：被測信號調(diào)頻信號鑒頻信號調(diào)頻電路的優(yōu)點：抗干擾能力強特性穩(wěn)定高電平直流信號易于接口2、外差式二、調(diào)幅電路1、交流電橋電路（1）普通交流電橋（2）緊耦合電感電橋耦合系數(shù)電路諧振點：（3）變壓器電橋回路1回路2節(jié)點A差動變間隙型電容傳感器：線性關(guān)系（4）雙T二極管交流電橋2、運算放大器式電路變間隙型電容傳感器：線性關(guān)系“變氣隙式電容傳感器非線性補償新方法”，《傳感器世界》，2001年9期參考文獻：跳變觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)跳變觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)三、脈沖寬度調(diào)制電路參考電壓變間隙型差動電容傳感器：變面積型差動電容傳感器：一、等效電路C——傳感器電容L——電感RP——并聯(lián)損耗電阻RS——串聯(lián)損耗電阻CP——寄生電容高溫、高濕、高激勵§3電容式傳感器的應用保護環(huán)減小極板厚度d極板間隙保護環(huán)1、邊緣效應靈敏度降低、非線性增加二、應用中存在問題2、寄生電容消滅寄生電容的影響，是傳感器實用化的關(guān)鍵。消滅寄生電容的方法：①驅(qū)動電纜法等電位屏蔽法②整體屏蔽法③采用組合式與集成技術(shù)參考文獻：“雙面接觸式電容壓力傳感器的設計及制造工藝”，

《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年9期2、“基于參考電容的低成本智能電容傳感器系統(tǒng)”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年8期三、應用舉例例3

電容測厚傳感器在板材軋制裝置中的應用“電容式板材在線測厚儀”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年4期參考文獻：例4電容式稱重傳感器誤差平均效應參考文獻：“電容式稱重傳感器”，《傳感器技術(shù)》，2001年6期例5電容式壓力傳感器單只變間隙型差動式慣性原理例6電容式加速度傳感器ADI公司ADXL全系列加速度傳感器參考文獻：“利用電容式加速度傳感器測量電梯運動特性”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年6期例7容柵傳感器差動變面積型誤差平均效應精度：10um范圍：0~150mm容柵傳感器是一種基于變面積工作原理，可測量大位移的電容式數(shù)字傳感器。參考文獻：“高分子電容式濕度變送器溫度補償方法”，

《傳感器技術(shù)》，2001年9期2、“電容層析成像系統(tǒng)動態(tài)成像穩(wěn)定性補償方法”，《儀表技術(shù)與傳感器》，2001年9期3、“