09cgq04_1电容式传感器原理性能.ppt

1、09cgq04_1,1,第四章 电容式传感器,4-1 工作原理与类型,平板电容器,一.工作原理,被测量的变化 , r , S 之一变化 电容量C变化,二.类型,09cgq04_1,2,1.变极距型（型）,原理非线性；,差动式接法改善,09cgq04_1,3,2.变面积型（S型）,柱 形 结 构,线性,09cgq04_1,4,柱 形 结 构 演示,09cgq04_1,5,平面线位移型,柱面线位移型,09cgq04_1,6,09cgq04_1,7,3.变介电常数型（ 型）,两电容器串联,09cgq04_1,8,一.电容器的等效电路,低频：,Ce=C0+Cp,4-2 转换电路,Re=Rg,高频：,C

2、e=C0+Cp,re=r,09cgq04_1,9,损耗角tan:,有功损耗的大小,频率限制:,谐振频率的1/31/2,二.电桥电路,09cgq04_1,10,E:对称方波,三.二极管双T形电路,平衡时： C1=C2，i1=i2,测量时： C1C2， i1 i2 ,URf(C1-C2),C1:正半周充电， 负半周放电i1; C2:相反.,09cgq04_1,11,四.差动脉冲调宽电路,C1=C2: A点脉宽=B点脉宽,uAB=0,C1C2:A点脉宽B点脉宽, uAB0,09cgq04_1,12,输出电压：,线性,五.运算放大器式电路,与成正比,09cgq04_1,13,4-3主要性能、特点及设计

3、,一.主要性能,1.静态灵敏度kg,变极距型：,圆柱形（变面积）：,09cgq04_1,14,特点：,(1)变面积与变型灵敏度kg为常数 (2)差动接法可提高灵敏度kg,2.非线性,变极距型：,测量范围很小。 ：0.01微米零点几毫米,09cgq04_1,15,差动接法,线性改善,灵敏度提高,二.电容传感器的特点,1.优点,高灵敏、高精度、高分辨力(0.001m) 结构简单，适应性强；温度稳定性好； 动态响应好；,09cgq04_1,16,2.不足,(1)输出阻抗高（108），负载能力差;,(2)寄生电容大.,三.设计要点,1.减小温度、湿度的影响,(1)选材： 温度系数小;吸湿性小； 绝缘性

4、好；,(2)结构工艺：差动结构；,(3)改进电路：电路补偿；提高频率。,09cgq04_1,17,2.减小边缘效应,(1)减小极间距； (2)减小电极厚度； (3)增设等位环。,3.减小寄生电容,(1)增加传感器的原始电容C0： 减小；增大S;增大。,(2)良好接地与屏蔽：,09cgq04_1,18,4.驱动电缆技术,双屏蔽,1:1放大器： 使芯线与内屏蔽层等电位而无分布电容。,（小电容传感器）,09cgq04_1,19,5.整体屏蔽技术,接地点的选择； 特别适于变压器电桥,09cgq04_1,20,小结：,1.电容传感器原理,被测量电容的变化（, r , S） 电压（流）的变化。,2.分类,变极距型；变面积型；变介电常数型,3.转换电路,输出电压与电容成正比。 电桥、二极管双T型、 差动脉冲宽度、运算放大器,09cgq04_1,21,4.静态灵敏度,复习P67-80,预习P80-89,习题P89.2,变极距型：,差动接法：,09cgq04_1,22,提纲 第四章 电容式传感器,4-1 工作原理与类型,一.工作原理,二.类型,1.变极距型（型）,2.变面积型（S型）,3.变介电常数型（ 型）,一.电容器的等效电路,4-2 转换电路,二.电桥电路,三.二极管双T形电路,四.差动脉冲调宽电路,五.运算放大器式电路,4-3主要性能、特点及设计,一.主要性能,1.静态灵敏