四号模块电容传感器

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1、实验四电容式传感器实验模块（一）、电容式传感器的位移特性试验4.1.1实验目的：1、了解电容传感器结构及其特点。2、把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。3.放大电路图4.1.2实验所需器件及其模块：4号电容传感器实验模块、变矩电容圆片、测微头、0-2V数显表、直流稳压源。4.1.3电容式传感器的转换原理、型号、使用方法、以及信价比等电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种参量型传感器。

2、电容式传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中，由于形式多种多样，传感器电容值相差很大。电容式传感器可分为变面积变化式、变间隙式、变介电常数式三类。变面积变化式一般用于测量角位移或较大的线位移。变间隙式一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化。变介电常数式常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。这种传感器具有高阻抗、小功率、动态范围大、动态响应较快、几乎没有零漂、结构简单和适应性强等优点。70年代末以来,随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。

3、这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器（见图）。若忽略边缘效应，平板电容器的电容为εA/δ，式中ε为极间介质的介电常数，A为两电极互相覆盖的有效面积,δ为两电极之间的距离。δ、A、ε三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。一般来说采用电容式传感器进行检测有以下突

4、出优点：1.测量范围大:其相对变化率可超过100%；2.灵敏度高:如用比率变压器电桥测量，相对变化量可达10-7数量级；3.动态响应快:因其可动质量小，固有频率高，高频特性既适宜动态测量，也可静态测量；4.稳定性好:由于电容器极板多为金属材料，极板间衬物多为无机材料，如空气、玻璃、陶瓷、石英等；因此可以在高温、低温强磁场、强辐射下长期工作，尤其是解决高温高压环境下的检测难题。5.并且电容式传感器一般比较便宜，性价比高。当然电容式传感器也有不可豁免的缺陷，如输出有非线性，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的

5、影响较大，以及联接电路较复杂等。所以在使用电容式传感器时应注意一些事项。如：1．克服寄生电容的影响电容式传感器由于受结构与尺寸的限制，其电容量都很小(pF到几十pF)，属于小功率、高阻抗器件，因此极易外界干扰，尤其是受大于它几倍、几十倍的、且具有随机性的电缆寄生电容的干扰，它与传感器电容相并联，严重影响感器的输出特性，甚至会淹没有用信号而不能使用。消灭寄生电容影响，是电容式传感器实用的关键。2．克服边缘效应的影响实际上当极板厚度h与极距d之比相对较大时，边缘效应的影响就不能忽略；边缘效应不仅使电容传感器的灵

6、敏度降低，而且产生非线性。3．克服静电引力的影响电容式传感器两极板间因存在静电场，而作用有静电引力或力矩。静电引力的大小与极板间的工作电压、介电常数、极间距离有关。通常这种静电引力很小，但在采用推动力很小的弹性敏感元件情况下，须考虑因静电引力造成的测量误差。4．温度影响环境温度的变化将改变电容传感器的输出相对被测输入量的单值函数关系，从而引入温度干扰误差。温度影响主要包括温度对结构尺寸和对介质的影响两方面。总体来说，电容式传感器的优点是结构简单,价格便宜，灵敏度高，零磁滞，真空兼容，过载能力强，动态响应特性

7、好以及对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等。其缺点是输出有非线性，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大，以及联接电路较复杂等。通过发扬优点克服缺点，电容式传感器已在工程设计尤其是自动化行业中发展迅速。随着电子科学技术的发展，电容式传感器在各行各业中得到了广泛的应用，下面介绍几种利用其原理制造的产品：1.FW-C1型电容式润滑油实时在线监测传感器本传感器采用的是综合介电常数法测量方法，可以在线准确测定润滑油的污染程度，包括氧化程度、含水量和其它机械化学杂质污染度，从而精确测定润滑油质量，判定是否

8、需要更换润滑油，即可节约油料，又能预测设备故障，是设备润滑油管理中改变传统的按期换油，实现按质换油的关键部件。本传感器采用螺纹连接，前置电路IC内置体积小，重量轻，结构可靠，是理想的在线润滑油检测传感器，可普遍应用于各类大型动力机械，轴承，齿轮箱，泵机和汽轮机的润滑油检测质量实时检测中。该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连，实现数据存储，积算、传输和控制功能。主要性能指标如下：主要性能指标：输入电压：5V