電容式傳感器主講教師：《無(wú)人機(jī)傳感器技術(shù)》電容效應(yīng)1電容式傳感器分類2目錄電容式傳感器應(yīng)用3電容效應(yīng)01電容效應(yīng)

S為極板相互遮蓋面積；d為兩平行板間的距離；ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)；ε0為真空的介電常數(shù)；εr為兩極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。改變電容極板面積、極板間距、極板間介質(zhì)介電常數(shù)三個(gè)參量中的任意一個(gè)量，均可使電容的電容量C改變。固定三個(gè)參量中的兩個(gè)，可以做成三種類型的電容傳感器。電容式傳感器分類02電容式傳感器分類2.1變極距型電容式傳感器工作原理動(dòng)極板受被測(cè)物體作用引起位移時(shí)，改變了兩極板之間的距離d，從而使電容量發(fā)生變化。特點(diǎn)實(shí)際使用中，總是使初始極距d0盡量小些，以提高靈敏度。但這也帶來(lái)了變極距式電容器的行程較小的缺點(diǎn)。電容式傳感器分類2.2變面積型電容式傳感器極板的軸由被測(cè)物體帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)一個(gè)角位移時(shí)，兩極板的遮蓋面積就減小，因而電容量也隨之減小。電容量的變化與角位移呈線性關(guān)系。動(dòng)極板可以左右移動(dòng)，定極板固定不動(dòng)，電容量的變化與位移呈線性關(guān)系。內(nèi)圓筒和外圓筒產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)引起相對(duì)面積的改變，電容量的變化與位移呈線性關(guān)系。電容式傳感器分類2.3變介質(zhì)型電容式傳感器電容式液位計(jì)（被測(cè)介質(zhì)為非導(dǎo)電介質(zhì)）工作原理各種介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)不同，在電容器兩極板間插入不同介質(zhì)時(shí)，電容器的電容量也就不同。特點(diǎn)當(dāng)介質(zhì)厚度δ保持不變、而相對(duì)介電常數(shù)εr改變時(shí)，該電容器可作為相對(duì)介電常數(shù)εr的測(cè)試儀器。電容式傳感器應(yīng)用03電容式傳感器應(yīng)用3.1電容式接近開(kāi)關(guān)齊平式非齊平式全密封防水式遠(yuǎn)距離式（大量程）電容式傳感器應(yīng)用3.1電容式接近開(kāi)關(guān)工作原理被檢測(cè)物體可以是導(dǎo)電體、介質(zhì)損耗較大的絕緣體、含水的物體（例如人體、塑膠手套、飼料、等)；可以是接地的，也可以是不接地的。人體塑膠手套飼料電容式傳感器應(yīng)用3.2電容式油量表1－油箱；2－電容器傳感器；3－伺服電動(dòng)機(jī)4－減速箱；5－油量表油箱中無(wú)油時(shí)，電容傳感器的電容Cx=C0為最小值，調(diào)節(jié)RP調(diào)到零，電橋滿足C0/Cx=R2/R1，輸出電壓U0為零,伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，油量表指針偏轉(zhuǎn)角為零。工作原理電容式傳感器應(yīng)用3.2電容式油量表1－油箱；2－電容器傳感器；3－伺服電動(dòng)機(jī)4－減速箱；5－油量表工作原理當(dāng)油箱中注入油，液位上升至h處，Cx=Cx0+ΔCx，ΔCx與h成正比，電橋失去平衡，電橋輸出電壓U0經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，再由減速箱減速后，帶動(dòng)指針順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)RP的滑動(dòng)臂向c點(diǎn)移動(dòng)，從而使RP的阻值增大，Rcd=R2+RRP也隨之增大。當(dāng)RP阻值達(dá)到一定值時(shí)：(Cx0+ΔCx)/C0=(R2+RRP)/R1，電橋又達(dá)到新的平衡狀態(tài)，U0再次等于零，于是伺服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，指針停留在轉(zhuǎn)角為θx1處。電容式傳感器應(yīng)用3.2電容式油量表1－油箱；2－電容器傳感器；3－伺服電動(dòng)機(jī)4－減速箱；5－油量表工作原理當(dāng)油位降低時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，指針逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)RP的滑動(dòng)臂移動(dòng),使RP阻值減小。當(dāng)RP阻值達(dá)到某一數(shù)值時(shí),電橋又達(dá)到新的平衡狀態(tài)，U0=0，于是伺服電動(dòng)機(jī)再次停轉(zhuǎn),指針停留在與該液位相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角θx2處。電容式傳感器應(yīng)用3.3電容式液位計(jì)電容式液位計(jì)原理在被測(cè)介質(zhì)中放入兩個(gè)同心圓柱狀極板，當(dāng)容器中介質(zhì)是非導(dǎo)電的液體時(shí)，電容式液位傳感器實(shí)質(zhì)是一個(gè)介質(zhì)、截面積變化型電容式傳感器，當(dāng)容器內(nèi)液面變化時(shí)，相當(dāng)于兩極板間的介質(zhì)截面積發(fā)生變化，從而使電容量C發(fā)生變化。電容式傳感器應(yīng)用3.4電容式加速度計(jì)底層多晶硅、頂層多晶硅、多晶硅懸臂梁差動(dòng)電容C1、C2的構(gòu)成工作原理底層多晶硅和頂層多晶硅固定不動(dòng)，中間層多晶硅是一個(gè)可以上下微動(dòng)的振動(dòng)片，其左端固定在襯底上