变极距型电容传感器

1、变极距变极距型型电容传感器电容传感器工业测控仪表工业测控仪表自动化与电气工程学院自动化与电气工程学院College of Automation and Electrical EngineeringCollege of Automation and Electrical Engineering授课教师：王轶卿授课教师：王轶卿变极距型电容传感器变极距型电容传感器变极距型电容传感器原理及结构变极距型电容传感器原理及结构变极距型电容传感器的应用变极距型电容传感器的应用变极距型电容传感器测量电路变极距型电容传感器测量电路前沿科技与网络拓展阅读前沿科技与网络拓展阅读2复习：电容传感器工作原理复习：电容传感

2、器工作原理工作原理：工作原理：平板电容器，忽略边缘效应平板电容器，忽略边缘效应SCd式中式中:0 真空介电常数真空介电常数r 极板间介质的相对介电常数极板间介质的相对介电常数 电容极板间介质的介电常数；电容极板间介质的介电常数；S两平行板所覆盖的有效面积；两平行板所覆盖的有效面积；d两平行板之间的距离。两平行板之间的距离。0r 0rSd 3电容传感器的类型电容传感器的类型SCd变面积型变面积型电容传感器电容传感器变介质型变介质型电容传感器电容传感器变极距型变极距型电容传感器电容传感器上一专题上一专题4一、变极距型电容传感器一、变极距型电容传感器初始极距初始极距d0动极板动极板向下向下移动移动极

3、距减小极距减小d00rdSCdd 000ddCCCCkdddd灵敏度灵敏度非线性非线性动极板动极板dSr定极板定极板dd0越小越小 测量范围测量范围越小越小灵敏度灵敏度越高越高 5差动变极距型电容传感器差动变极距型电容传感器单一型单一型差动型差动型改善非线性改善非线性斜率斜率变变大大灵敏度提高灵敏度提高曲线变直曲线变直差动电容输出曲线差动电容输出曲线动极板动极板dSr定极板定极板d动极板动极板1dSr定极板定极板dr定极板定极板2d2C1C1020CC12=CCd动极板向下运动动极板向下运动1020dd初态：初态：:d6差动变极距型电容传感器差动变极距型电容传感器0001dCdCkddd灵敏度

4、灵敏度单一型单一型差动型差动型002021()dCdCkddd相对非线性相对非线性误差误差0100%Ldd20()100%Ldd结论：结论：差动型差动型灵敏度提高灵敏度提高近一倍，近一倍，相对非线性误差减小相对非线性误差减小一个数量级！一个数量级！动极板动极板dSr定极板定极板d动极板动极板1dSr定极板定极板dr定极板定极板2d2C1C7变极距型电容传感器变极距型电容传感器变极距型电容传感器原理及结构变极距型电容传感器原理及结构变极距型电容传感器的应用变极距型电容传感器的应用变极距型电容传感器测量电路变极距型电容传感器测量电路前沿科技与网络拓展阅读前沿科技与网络拓展阅读8二、变极距型电容传感

5、器测量电路二、变极距型电容传感器测量电路环形二极管检波电路环形二极管检波电路9调频电路调频电路信号流程信号流程 被测物理量变化被测物理量变化 电容电容Cd变化变化 LC 振荡器输出频率变化振荡器输出频率变化输出电压输出电压Uo变化变化 将频率转换为电压将频率转换为电压U0输出输出与与电涡流传感器电涡流传感器调频电路调频电路有何有何区别？区别？dC鉴频器特性鉴频器特性012dfL C10变极距型电容传感器变极距型电容传感器变极距型电容传感器原理及结构变极距型电容传感器原理及结构变极距型电容传感器的应用变极距型电容传感器的应用变极距型电容传感器测量电路变极距型电容传感器测量电路前沿科技与网络拓展阅

6、读前沿科技与网络拓展阅读11三、变极距型电容传感器的应用三、变极距型电容传感器的应用电容式加速度传感器电容式加速度传感器电容式差压传感器电容式差压传感器投入式电容液位传感器投入式电容液位传感器电容式接近开关电容式接近开关12加速度传感器在汽车中的应用加速度传感器在汽车中的应用负加速度负加速度应用应用1 1 电容式加速度传感器电容式加速度传感器体积小体积小13硅微电容加速度传感器硅微电容加速度传感器多晶硅上电极多晶硅上电极多晶硅下电极多晶硅下电极三轴三轴加速度传感器加速度传感器多晶硅悬臂梁多晶硅悬臂梁 差动变极距型电容传感器差动变极距型电容传感器14应用应用2 2 电容式接近开关电容式接近开关电

7、容式接近开关用于物位测量电容式接近开关用于物位测量接近开关：无触点行程开关接近开关：无触点行程开关, ,当当物体与接近开关的感应面之间的物体与接近开关的感应面之间的距离达距离达到到动作距离动作距离时，无需时，无需与运动部件直接接触即与运动部件直接接触即可操作。可操作。15各种电容式接近开关各种电容式接近开关全密封防水式全密封防水式远距离大量程远距离大量程16各种电容式接近开关各种电容式接近开关齐平式齐平式非齐平式非齐平式17电容式接近开关原理电容式接近开关原理上检测上检测极板极板下检测下检测极板极板测量转换电路测量转换电路1212C CCCC被被测测物物串联串联导电！导电！18接近开关拓展思考

8、接近开关拓展思考A A：导电，远离金属物体：导电，远离金属物体Q Q：电容接近开关对被测介质有无要求？：电容接近开关对被测介质有无要求？还有何种类型的接近开关？使用时各有何特点？还有何种类型的接近开关？使用时各有何特点？电涡流接近开关、霍尔接近开关电涡流接近开关、霍尔接近开关19应用应用3 3 投入式电容液位传感器投入式电容液位传感器陶瓷膜片陶瓷膜片原理：原理：0PPgH0PPH压力压力P陶瓷膜片陶瓷膜片电容量变化电容量变化镀金镀金动极板位移动极板位移变极距型变极距型电容传感器电容传感器弹性元件弹性元件20各种电容液位传感器各种电容液位传感器差压式差压式投入式投入式变介质型变介质型液位限位报警

9、液位限位报警总结：总结：几种电容液位传感器的几种电容液位传感器的优点优点、缺点缺点、使用方法使用方法、标定方法标定方法以及以及适用场合适用场合。21应用应用4 4 电容式差压传感器电容式差压传感器 高压侧进气口高压侧进气口低压侧进气口低压侧进气口22电容式差压传感器内部结构电容式差压传感器内部结构外壳p1p2金属镀层凹形玻璃膜片过滤器膜片：弹性元件膜片：弹性元件差动变极距型电容传感器差动变极距型电容传感器23本节内容回顾本节内容回顾重点重点 差动结构差动结构难点难点 电容接近开关电容接近开关非接触非接触霍尔接近开关霍尔接近开关电涡流接近开关电涡流接近开关24变极距型电容传感器变极距型电容传感器变极距型电容传感器原理及结构变极距型电容传感器原理及结构变极距型电容传感器的应用变极距型电容传感器的应用变极距型电容传感器测量电路变极距型电容传感器测量电路前沿科技与网络拓展阅读前沿科技与网络拓展阅读25 站在巨人肩上站在巨人肩上前沿科技前沿科技MEMS电容式压力传感器电容式压力传感器直接