医用传感器第四章电容式(new)课件.ppt

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1、第四章电容式传感器电容元件非电量电容量变化1920~1925电容传感器用于测量70~80年代，应用广泛集成电容传感器§4-1电容式传感器(capacitancesensors)的原理和结构一、基本工作原理C——电容量，单位：F法拉——真空介电常数，8.85×10-12F/m——极板间介质的相对介电常数A——极板的有效面积（m2）d——两平行极板间的距离（m）1、平板电容器变间距型变面积型变介质型电容式传感器二、变间距型电容传感器极板上移：1、基本特性讨论：（1）略去高次项（2）考虑二次项2、有介电层的变间隙型电容传感器3、差动式变间距型电容传感器动极板

2、上移：初始位置时，提高一倍减小略去高次项：三、变面积型电容传感器中间极移动式变面积型差动结构变面积型板状线位移变面积型角位移变面积型筒状线位移变面积型结构型式1、板状线位移变面积型线性线性线性3、筒状线位移变面积型2、角位移变面积型5、差动结构变面积型①扇形平板结构②柱面型结构四、变介质型电容传感器例3-1:参考文献：“高静电场下的薄膜测厚技术”，《仪表技术与传感器》，2001年8期例4-2电容式液位传感器线性1、“用MATLAB语言建立液位电容传感器特性的数学模型”，《传感器技术》，2001年6期参考文献：2、“射频电容式传感器的研究与应用”，《传感

3、器技术》，2001年2期§4-2电容式传感器的测量电路电容式传感器测量电路被测非电量U、I、f电容普通交流电桥耦合电感电桥变压器电桥双T二极管交流电桥交流电桥电路运算放大器式电路调幅电路二、调幅电路1、交流电桥电路（1）普通交流电桥（2）变压器电桥2、运算放大器式电路三、脉冲宽度调制电路跳变触发器翻转跳变触发器翻转双稳触发器滤波器变间隙型差动电容传感器：变面积型差动电容传感器：§4-3电容式传感器的应用一、等效电路C——传感器电容L——电感RP——并联损耗电阻RS——串联损耗电阻CP——寄生电容高温、高湿、高激励二、应用中存在问题保护环减小极板厚度d极

4、板间隙保护环1、边缘效应灵敏度降低、非线性增加2、寄生电容消灭寄生电容的影响，是传感器实用化的关键。消灭寄生电容的方法：①驱动电缆法等电位屏蔽法②整体屏蔽法③采用组合式与集成技术参考文献：“双面接触式电容压力传感器的设计及制造工艺”，《仪表技术与传感器》，2001年9期2、“基于参考电容的低成本智能电容传感器系统”，《仪表技术与传感器》，2001年8期三、应用举例例4-3电容测厚传感器在板材轧制装置中的应用“电容式板材在线测厚仪”，《仪表技术与传感器》，2001年4期参考文献：例4-4电容式称重传感器误差平均效应参考文献：“电容式称重传感器”，《传感器

5、技术》，2001年6期例4-5电容式压力传感器单只变间隙型差动式例4-6电容式加速度传感器惯性原理灵敏度：0.35mV/g/V参考文献：“利用电容式加速度传感器测量电梯运动特性”，《仪表技术与传感器》，2001年6期电容式液位限位传感器液位限位传感器与液位变送器的区别在于：它不给出模拟量，而是给出开关量。当液位到达设定值时，它输出低电平。但也可以选择输出为高电平的型号。液位限位传感器的设定智能化液位传感器的设定方法十分简单：用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该设定。正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报警信号和控制信号。

6、设定按钮智能化液位限位传感器的设定按钮超限灯正常工作指示灯设定按钮电源指示灯加速度传感器在汽车中的应用加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时，微处理器据此判断发生了碰撞，于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。装有传感器的假人气囊汽车气囊的保护作用使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊迅速充气。汽车气囊对驾驶员的保护作用例4-7容栅传感器差动变面积型误差平均效应参考文献：“高分子电容式湿度变送器温度补偿方法”，《传感器技术》，2001年9期2、“电容层析成

7、像系统动态成像稳定性补偿方法”，《仪表技术与传感器》，2001年9期3、“极板放在同一平面上的电容敏感器件的研制”，《传感器技术》，2001年5期精度：10um范围：0~150mm