自动检测精华浓缩版第二章 4-3电容式检测元件.ppt

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1、图5-5变面积型电容传感器原理图2.4.4电容式传感器的应用电子技术的发展，解决了电容式传感器存在的许多技术问题，使电容式传感器不但广泛应用于精确测量位移、厚度、角度、振动等物理量，还应用于测量力、压力、差压、流量、成分、液位等参数，在自动检测与控制系统中也常常用来作为位置信号发生器。图3-24电容式差压传感器差动型凹玻璃圆片弹性膜片(动电极)固定电极P例3-2电容式压差传感器P弹性膜片(动电极)固定电极图3-25电容式压力传感器单只变间隙型当PH=PL时，中心膜片处于平直状态，膜片两侧电容均为C0；当PH>PL时，中心膜片上凸，上部电容为CL，下部电容为CH。CH相当

2、于当前膜片位置与平直位置间的电容CA和C0的串联；而C0又可看成是膜片上部电容CL与的CA串联。hmaxd0CACLCHC0PHPLCACLCHC0C0CA等效电路即：需要解决的问题是：中心膜片处于平直状态时，C0=C(d0)=?；当PH>PL模片上凸hmax时，CA=C(h)=?hmaxd0CACLCHC0PHPLRbadbd0实线为球冠型固定电极设膜片半径为a，球冠形固定电极的半径为R，固定电极的实际拱底半径为b，拱底距膜片的距离为db，当d0<

3、利用脉宽调制电路，将中心膜片接地，其输出U0输出U0与差压PH-PL成正比。而所以例3-3电容式称重传感器图3-26电容式称重传感器绝缘材料定极板动极板极板支架弹性体图3-27电容式称重传感器F在弹性钢体上高度相同处打一排孔，在孔内形成一排平行的平板电容，当称重时，钢体上端面受力，圆孔变形，每个孔中的电容极板间隙变小，其电容相应增大。由于在电路上各电容是并联的，因而输出反映的结果是平均作用力的变化，测量误差大大减小（误差平均效应）两个固定极板间有一个用弹簧片支撑的质量块m，质量块的两端面经抛光后作为动极板，当传感器测量竖直方向的振动时，由于m的惯性作用，使其相对固定电极产

4、生位移，两个差动电容器C1和C2的电容发生相应的变化,其中一个变大，另一个变小。例3-4电容式加速度传感器图3-28电容式加速度传感器弹簧片定极板2质量块（动极板）定极板1绝缘体aC1C2m例3-6电容测厚传感器在板材轧制装　　　　　　　　　　　　置中的应用a)测振幅b)测轴回转精度和轴心偏摆被测物振动电容式传感器被测轴电容式传感器电容式液位计电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量。依此原理还可进行其它形式的物位测量。对导电介质和非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃动及高速运动的容器的液位。不仅可作液位控制器，还能用于连续测量。(1)安装形式电

5、容式液位计的安装形式因被测介质性质不同而有差别右图为用来测量导电介质的单电极电容液位计，它只用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。1-内电极；2-绝缘套右图为用于测量非导电介质的同轴双层电极电容式液位计。内电极和与之绝缘的同轴金属套组成电容的两极，外电极上开有很多流通孔使液体流入极板间。1、2-内、外电极；3-绝缘套；4-流通孔。以上介绍的两种是最一般的安装方法，在有些特殊场合还有其它特殊安装形式，如大直径容器或介电系数较小的介质，为增大测量灵敏度，通常也只用一根电极，将其靠近容器壁

6、安装，使它与容器壁构成电容器的两极；在测大型容器或非导电容器内装非导电介质时，可用两根不同轴的圆筒电极平行安装构成电容；在测极低温度下的液态气体时，一个电容灵敏度太低。可取同轴多层电极结构，把奇数层和偶数层的圆筒分别连接在一起成为两组电极，变成相当于多个电容并联，以增加灵敏度。图3-29电容式料位传感器Dd检测电路测定电极储罐ε0ε1h例3-5电容式料位和液位传感器测定电极安装在金属储罐的顶部，储罐的罐壁和测定电极之间形成了一个电容器。上图中电容随料位高度h变化的关系为：式中k——比例常数；D——储罐的内径；d——测定电极的直径；h——被测物料的高度；ε0——空气的相对介

7、电常数；ε1——被测物料的相对介电常数；可以看出，两种介质的介电常数差别越大、D与d相差越小，传感器的灵敏度越高。电容式传感器完全固定结构大尺寸受金属部件影响受噪音干扰霍尼韦尔液位传感器油量测量当燃油增大，h2增大，△C也增大；燃油减少，h2减少，△C也减小。通过测量电容的大小就能知道油量的多少。圆柱型电容传感器的电容为图7-23电容式料位计1-金属电容；2-测量电极；3-辅助电极；4-绝缘套电容式料位计电容式料位计不仅能测不同性质的液体，而且还能测量不同性质如块状、颗粒状、粉状、导电性、非导电性的物料。但因固体摩擦力大，容易