传感器技术应用-3

1、湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日本章的主要内容有本章的主要内容有:1.电容式传感器的结构原理电容式传感器的结构原理;2.电容式传感器的主要测量电路电容式传感器的主要测量电路;3.电容式传感器的结构类型电容式传感器的结构类型;4.电容式传感器的典型应用电容式传感器的典型应用; 通过学习要求掌握电容式传感器的正确选用通过学习要求掌握电容式传感器的正确选用方法。方法。湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感

2、器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日回顾：回顾：电阻式传感器电阻式传感器1 1）按工作的原理可分）按工作的原理可分2）按制作方式分）按制作方式分电阻应变式传感器电阻应变式传感器-应变片应变片: :是把被测量转换为电阻变化的一种传感器。是把被测量转换为电阻变化的一种传感器。 基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日金属丝

3、应变片：金属丝应变片：对金属材料，导电率不变：)21(RdRdRdR2半导体应变计半导体应变计dRdR湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日应变片测量电路应变片测量电路VER1R2R3R4ERRRRRRRRV)(32413142湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日1 1、变换原理、变换原理: :将被测量的变化转化为电容量变化湖州职业技术

4、学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日+ A AC0、A A或或发生变化时，发生变化时，都会引起电容的变化。都会引起电容的变化。湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日axCxdbCCC00dbxCK湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）202

5、2年4月26日)1()1(0CdAC角位移型角位移型+角位移角位移湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日（3 3）园柱型电容传感器）园柱型电容传感器AC0湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日dAC22011dxdxCxdAC湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（

6、第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日1122dx)1 (0dxCC湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日AC0湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日振荡电

7、路振荡电路感应电极感应电极被测物体被测物体2）应用举例）应用举例1：电容式接近开关电容式接近开关测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数介电常数发发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化. .由此便由此便可控制开关的接通和关断可控制开关的接通和关断; ;接近开关的检测物体，接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。湖州职业

8、技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日图3.2.1 双T电桥电路C1C2R2R1RLu湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日x0i0CCuudACxdACuu0i0湖州职业技术学院

9、机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日121210uCCC-Cu湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日LC21f)CCL(C21fc010湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏

10、州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版

11、）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏

12、州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖

13、州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日+ A AC0、A A或或发生变化时，发生变化时，都会引起电容的变化。都会引起电容的变化。湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日dAC2

14、2011dxdxCxdAC湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日二、电容式接近开关二、电容式接近开关1、原理框图、原理框图 湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日振荡电振荡电路路感应电极感应电极被测物体被测物体2、电容式接近开关电容式接近开关 测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本

15、身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数介电常数发生变化，发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化. .由此便由此便可控制可控制开关的接通和关断开关的接通和关断; ;接近开关的检测物体，并不限于金属导体，接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。也可以是绝缘的液体或粉状物体。湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日3、实物图、实物图湖州职业技术学

16、院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日4、电路原理、电路原理 湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日5、注意事项、注意事项1）C4093为为CMOS集成电路，很容易被电烙铁集成电路，很容易被电烙铁所带的静电击穿，所以在制作时，最好先焊一个所带的静电击穿，所以在制作时，最好先焊一个集成电路插座，待电路经检查无误后再把集成电路插座，待电路经检查无误后再把C

17、D4093插入插座。插入插座。2）电容）电容C4是灵敏度调节电容，若需要该电路以是灵敏度调节电容，若需要该电路以最大灵敏度工作时，可以先调节最大灵敏度工作时，可以先调节C4使继电器刚好使继电器刚好吸合，再调节吸合，再调节C4使继电器刚好断开，然后用高频使继电器刚好断开，然后用高频蜡或绝缘漆把蜡或绝缘漆把C4封牢即可。封牢即可。 湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器

18、与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日电容式转速传感器电容式转速传感器 当齿轮转动时，电容量当齿轮转动时，电容量发生周期性变化，通过测发生周期性变化，通过测量电路转换为脉冲信号，量电路转换为脉冲信号，则频率计显示的频率代表则频率计显示的频率代表转速大小。设齿数为转速大小。设齿数为z,频频率为率为f,则转速为则转速为: (4.湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工

19、业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日3 3、电容式测厚仪、电容式测厚仪: : 测量金属带材在轧制过程中厚度，测量金属带材在轧制过程中厚度，C1C1、C2C2工作工作极板与带材之间形成两个电容，极板与带材之间形成两个电容， 其总电容为其总电容为C= C= C1+C2 C1+C2 。当金属带材在轧制中厚度发生变化时，将。当金属带材在轧制中厚度发生变化时，将引起电容量的变化。引起电容量的变化。通过检测电路可以通过检测电路可以反映这个变化，并转换反映这个变化，并转换和显示出带材的厚度。和显示出带材的厚度。 湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机

20、电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术

21、（第二版）2022年4月26日四、知识拓展四、知识拓展电容式触摸传感器电容式触摸传感器 电容式触摸传感器基本上可以分成三类：电场电容式触摸传感器基本上可以分成三类：电场传感器、基于弛张振荡器的传感器以及电荷转移传感器、基于弛张振荡器的传感器以及电荷转移（QT）器件。）器件。 电场传感器通常会产生数百电场传感器通常会产生数百kHz的正弦波，然的正弦波，然后将这个信号加在电容一个极板的导电盘上，并检后将这个信号加在电容一个极板的导电盘上，并检测另外一个导电盘上的信号电平。当用户的手机或测另外一个导电盘上的信号电平。当用户的手机或另外的导体对象接触到两个盘的时候，接收器上的另外的导体对象接触到两个盘

22、的时候，接收器上的信号电平将改变。通过解调和滤波极板上的信号，信号电平将改变。通过解调和滤波极板上的信号，可能获得一个直流电压，这个电压随电容的改变而可能获得一个直流电压，这个电压随电容的改变而变化；将这个电压施加在阈值检测器上，即可以产变化；将这个电压施加在阈值检测器上，即可以产生触摸生触摸/无触摸的信号。无触摸的信号。 湖州职业技术学院机电分院湖州职业技术学院机电分院苏州工业园区职业技术学院苏州工业园区职业技术学院传感器与检测技术（第二版）传感器与检测技术（第二版）2022年4月26日 弛张振荡器使用了一个电极盘，其上的电极电弛张振荡器使用了一个电极盘，其上的电极电容构成了锯齿波振荡器中的可变定时单元。通过将容构成了锯齿波振荡器中的可变定时单元。通过将恒定电流馈入到电极线，电极上的电压随时间线性恒定电流馈入到电极线，电极上的电压随时间线性增加。该电压提供给比较器一个输入，而比较器的增加。该电压提供给比较器一个输入，而比较器的输出连接到一个与电极电容并行连接的接地开关上。输出连接到一个与电极