同學(xué)們好！第三章電容式傳感器1920~1925電容傳感器用于測(cè)量70~80年代，應(yīng)用廣泛

集成電容傳感器CapacitiveSensor第三章電容式傳感器§3-1電容式傳感器的原理和結(jié)構(gòu)一、基本工作原理Principle&StructureofCapacitiveSensorBasicWorkingPrinciple1、平板電容器FlatCapacitor第三章電容式傳感器C——電容量，單位：F法拉——真空介電常數(shù)，8.85×10-12F/m——極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)A——極板的有效面積（m2）——兩平行極板間的距離（m）2、圓筒形電容器CylindricCapacitor第三章電容式傳感器二、變間隙型電容傳感器第三章電容式傳感器1、基本特性極板上移：討論：（1）略去高次項(xiàng)第三章電容式傳感器（2）考慮二次項(xiàng)2、有介電層的變間隙型電容傳感器第三章電容式傳感器3、差動(dòng)式變間隙型電容傳感器第三章電容式傳感器初始位置時(shí)動(dòng)極板上移第三章電容式傳感器提高一倍略去高次項(xiàng)：減小三、變面積型電容傳感器中間極移動(dòng)式變面積型差動(dòng)結(jié)構(gòu)變面積型板狀線位移變面積型角位移變面積型筒狀線位移變面積型結(jié)構(gòu)型式線性第三章電容式傳感器1、板狀線位移變面積型3、筒狀線位移變面積型2、角位移變面積型第三章電容式傳感器線性線性4、中間極移動(dòng)式變面積型第三章電容式傳感器135、差動(dòng)結(jié)構(gòu)變面積型①扇形平板結(jié)構(gòu)②柱面型結(jié)構(gòu)第三章電容式傳感器四、變介質(zhì)型電容傳感器例3-1:參考文獻(xiàn)：“高靜電場(chǎng)下的薄膜測(cè)厚技術(shù)”《儀表技術(shù)與傳感器》第三章電容式傳感器15例3-2電容式液位傳感器1、“用MATLAB語(yǔ)言建立液位電容傳感器特性的數(shù)學(xué)模型”，《傳感器技術(shù)》參考文獻(xiàn)：2、“射頻電容式傳感器的研究與應(yīng)用”《傳感器技術(shù)》第三章電容式傳感器線性1、電容式傳感器的類型？2、如何改善變間隙型電容傳感器的線性？3、變面積型電容傳感器的特點(diǎn)？第三章電容式傳感器4、如何改善變面積型電容傳感器間隙

變化的影響？§3-2電容式傳感器的測(cè)量電路電容式傳感器測(cè)量電路被測(cè)非電量U、I、f電容直放式外差式普通交流電橋耦合電感電橋變壓器電橋雙T二極管交流電橋交流電橋電路運(yùn)算放大器式電路調(diào)頻電路調(diào)幅電路調(diào)寬電路MeasuringCircuitofCapacitiveSensor第三章電容式傳感器一、調(diào)頻電路振蕩回路固有電容引線分布電容傳感器電容FrequencyModulatedCircuit第三章電容式傳感器被測(cè)信號(hào)調(diào)頻信號(hào)鑒頻信號(hào)第三章電容式傳感器二、調(diào)幅電路（1）普通交流電橋電路1、交流電橋電路普通交流電橋耦合電感電橋變壓器電橋雙T二極管交流電橋交流電橋電路運(yùn)算放大器式電路調(diào)幅電路AmplitudeModulatedCircuit第三章電容式傳感器（2）緊耦合電感電橋第三章電容式傳感器耦合系數(shù)第三章電容式傳感器電路諧振點(diǎn)：（3）變壓器電橋第三章電容式傳感器第三章電容式傳感器回路1回路2節(jié)點(diǎn)A第三章電容式傳感器差動(dòng)變間隙型：線性關(guān)系（4）雙T二極管交流電橋第三章電容式傳感器第三章電容式傳感器2、運(yùn)算放大器式電路第三章電容式傳感器“變氣隙式電容傳感器非線性補(bǔ)償新方法”，《傳感器世界》參考文獻(xiàn)：第三章電容式傳感器變間隙型：線性關(guān)系三、脈沖寬度調(diào)制電路雙穩(wěn)觸發(fā)器濾波器PulseWidthModulatedCircuit第三章電容式傳感器跳變觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)跳變觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)31第三章電容式傳感器32第三章電容式傳感器差動(dòng)變間隙型：差動(dòng)變面積型：電容式傳感器測(cè)量電路被測(cè)非電量U、I、f電容直放式外差式普通交流電橋耦合電感電橋變壓器電橋雙T二極管交流電橋交流電橋電路運(yùn)算放大器式電路調(diào)頻電路調(diào)幅電路調(diào)寬電路第三章電容式傳感器§3-3電容式傳感器的應(yīng)用C——傳感器電容L——電感RP——并聯(lián)損耗電阻RS——串聯(lián)損耗電阻CP——寄生電容ApplicationofCapacitiveSensor高溫、高濕、高激勵(lì)一、等效電路EquivalentCircuit第三章電容式傳感器二、應(yīng)用中存在問題保護(hù)環(huán)減小極板厚度d極板間隙保護(hù)環(huán)靈敏度降低、非線性增加ProblemsExisting

inApplication1、邊緣效應(yīng)EdgeEffect第三章電容式傳感器2、寄生電容消滅寄生電容的影響，是傳感器實(shí)用化的關(guān)鍵。消滅寄生電容的方法：①驅(qū)動(dòng)電纜法等電位屏蔽法ParasiticCapacitance第三章電容式傳感器③采用組合式與集成技術(shù)②整體屏蔽法第三章電容式傳感器三、應(yīng)用舉例1、電容測(cè)厚傳感器在板材軋制裝置中的應(yīng)用“電容式板材在線測(cè)厚儀”，《儀表技術(shù)與傳感》參考文獻(xiàn)：ApplicationExamples第三章電容式傳感器2、電容式稱重傳感器誤差平均效應(yīng)參考文獻(xiàn)：“電容式稱重傳感器”，《傳感器技術(shù)》CapacitiveWeighingSensor第三章電容式傳感器3、電容式壓力傳感器單只變間隙型差動(dòng)式壓差CapacitivePressureSensor第三章電容式傳感器4、電容式加速度傳感器慣性原理CapacitiveAccelerationSensor第三章電容式傳感器靈敏度：

0.35mV/g/V第三章電容式傳感器參考文獻(xiàn)：“微機(jī)械加工硅電容式加速度傳感器”《傳感器技術(shù)》參考文獻(xiàn)：“利用電容式加速度傳感器測(cè)量電梯運(yùn)動(dòng)特性”，《儀表技術(shù)與傳感器》第三章電容式傳感器美國(guó)PCB公司：370A03加速度傳感器數(shù)據(jù)采集卡：ADLink公司PCI-9118HRLabView開發(fā)平臺(tái)組建虛擬儀器電梯轎廂運(yùn)行加速度曲線0

510152025301.00.80.60.40.20.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0第三章電容式傳感器5、容柵傳感器差動(dòng)變面積型、誤差平均效應(yīng)精度：10um范圍：0~150mm位移第三章電容式傳感器數(shù)顯卡尺數(shù)顯位移計(jì)第三章電容式傳感器

差動(dòng)變間隙型電容傳感器，初始電容，初始間隙，設(shè)動(dòng)極板相對(duì)于定極板位移了，計(jì)算其