,變極距型電容傳感器,工業(yè)測(cè)控儀表,自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院,CollegeofAutomationandElectricalEngineering,授課教師：王軼卿,2,變極距型電容傳感器,變極距型電容傳感器原理及結(jié)構(gòu),變極距型電容傳感器的應(yīng)用,變極距型電容傳感器測(cè)量電路,前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀,3,復(fù)習(xí)：電容傳感器工作原理,工作原理：平板電容器，忽略邊緣效應(yīng),式中:,0真空介電常數(shù)r極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)；S兩平行板所覆蓋的有效面積；d兩平行板之間的距離。,4,電容傳感器的類型,變面積型電容傳感器,變介質(zhì)型電容傳感器,變極距型電容傳感器,上一專題,5,一、變極距型電容傳感器,S,初始極距d0,動(dòng)極板向下移動(dòng),極距減小d,靈敏度,動(dòng)極板,定極板,d0越小,測(cè)量范圍越小,靈敏度越高,6,差動(dòng)變極距型電容傳感器,單一型,差動(dòng)型,改善非線性,斜率變大,靈敏度提高,曲線變直,差動(dòng)電容輸出曲線,初態(tài)：,7,差動(dòng)變極距型電容傳感器,靈敏度,相對(duì)非線性誤差,結(jié)論：差動(dòng)型靈敏度提高近一倍，相對(duì)非線性誤差減小一個(gè)數(shù)量級(jí)！,8,變極距型電容傳感器,變極距型電容傳感器原理及結(jié)構(gòu),變極距型電容傳感器的應(yīng)用,變極距型電容傳感器測(cè)量電路,前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀,9,二、變極距型電容傳感器測(cè)量電路,調(diào)頻電路,脈沖調(diào)制電路,環(huán)形二極管檢波電路,10,調(diào)頻電路,信號(hào)流程,被測(cè)物理量變化,電容Cd變化,LC振蕩器輸出頻率變化,輸出電壓Uo變化,與電渦流傳感器調(diào)頻電路有何區(qū)別？,鑒頻器特性,11,變極距型電容傳感器,變極距型電容傳感器原理及結(jié)構(gòu),變極距型電容傳感器的應(yīng)用,變極距型電容傳感器測(cè)量電路,前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀,12,三、變極距型電容傳感器的應(yīng)用,1,電容式加速度傳感器,3,4,電容式差壓傳感器,2,投入式電容液位傳感器,電容式接近開關(guān),13,加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用,應(yīng)用1電容式加速度傳感器,14,硅微電容加速度傳感器,多晶硅上電極多晶硅下電極,三軸加速度傳感器,多晶硅懸臂梁,差動(dòng)變極距型電容傳感器,15,應(yīng)用2電容式接近開關(guān),電容式接近開關(guān)用于物位測(cè)量,接近開關(guān)：無觸點(diǎn)行程開關(guān),當(dāng)物體與接近開關(guān)的感應(yīng)面之間的距離達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，無需與運(yùn)動(dòng)部件直接接觸即可操作。,16,各種電容式接近開關(guān),全密封防水式,遠(yuǎn)距離大量程,17,各種電容式接近開關(guān),齊平式,非齊平式,18,電容式接近開關(guān)原理,被測(cè)物,19,接近開關(guān)拓展思考,A：導(dǎo)電，遠(yuǎn)離金屬物體,Q：電容接近開關(guān)對(duì)被測(cè)介質(zhì)有無要求？,還有何種類型的接近開關(guān)？使用時(shí)各有何特點(diǎn)？,電渦流接近開關(guān)、霍爾接近開關(guān),20,應(yīng)用3投入式電容液位傳感器,陶瓷膜片,原理：,壓力P,陶瓷膜片,電容量變化,鍍金,動(dòng)極板位移,變極距型電容傳感器,21,各種電容液位傳感器,差壓式,投入式,變介質(zhì)型,液位限位報(bào)警,總結(jié)：幾種電容液位傳感器的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、使用方法、標(biāo)定方法以及適用場(chǎng)合。,22,應(yīng)用4電容式差壓傳感器,高壓側(cè)進(jìn)氣口,低壓側(cè)進(jìn)氣口,23,電容式差壓傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu),膜片：彈性元件,差動(dòng)變極距型電容傳感器,24,本節(jié)內(nèi)容回顧,重點(diǎn)差動(dòng)結(jié)構(gòu)難點(diǎn)電容接近開關(guān),霍爾接近開關(guān)電渦流接近開關(guān),25,變極距型電容傳感器,變極距型電容傳感器原理及結(jié)構(gòu),變極距型電容傳感器的應(yīng)用,變極距型電容傳感器測(cè)量電路,前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀,26,站在巨人肩上前沿科技,MEMS電容式壓力傳感器,直接輸出經(jīng)過溫度補(bǔ)償過的壓力信號(hào)能充分滿足在以