自動檢測技術(shù)及應用ppt課件第5 電容式傳感器

1、傳感器及檢測技術(shù)一一電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)二二電容式傳感器的測量電路電容式傳感器的測量電路三三電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器傳感器及檢測技術(shù)egeg. .加速度傳感器在汽車中的應用加速度傳感器在汽車中的應用 加速度傳感器安裝在轎車上，可以作為碰撞傳感器。當測得的負加速度值超過設定值時， 微處理器據(jù)此判斷發(fā)生了碰撞，于是就啟動轎車前部的折疊式安全氣囊迅速充氣而膨脹，托住駕駛員及前排乘員的胸部和頭部。 裝有傳感器的假人氣囊傳感器及檢測技術(shù)一一. 電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)電容式傳感器是將被

2、測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種裝置，實質(zhì)上就是一個具有可變參數(shù)的電容器。 由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成的平板電容器，如果不考慮邊緣效應，其電容量為 dSC式中: 電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，=0r，其中0為真空介電常數(shù)，r極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)； S兩平行板所覆蓋的面積； d兩平行板之間的距離。 傳感器及檢測技術(shù)電容式傳感元件的各種結(jié)構(gòu)形式傳感器及檢測技術(shù) 當被測參數(shù)變化使S、 d或發(fā)生變化時， 電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個參數(shù)不變，而僅改變其中一個參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，通過測量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。因此，電容式傳感器可分為變極距型、變面積型和變介電常數(shù)

3、型三種。傳感器及檢測技術(shù) 分類示意圖：分類示意圖： c) c) 介質(zhì)變化型介質(zhì)變化型b)b)面積變化型面積變化型: :角位移型角位移型, ,平面線位移型平面線位移型, ,柱面線位移型柱面線位移型. .+a) a) 極距變化型極距變化型; ;+傳感器及檢測技術(shù)當傳感器的r和S為常數(shù)，初始極距為d0時，可知其初始電容量C0為 000dSCr 若電容器極板間距離由初始值d0縮小了d，電容量增大了C，則有 200000000111 ddddCddCddSCCCr傳感器及檢測技術(shù)變極距型電容式傳感器 Ard 1. 變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器 傳感器及檢測技術(shù)若d/d0 Cx2 ，即d1=d0-

4、d, d2=d0+d, 則有 10UddUo傳感器及檢測技術(shù)同樣， 在變面積電容傳感器中， 則有 1USSUo 由此可見，差動脈寬調(diào)制電路適用于變極板距離以及變面積差動式電容傳感器，并具有線性特性，且轉(zhuǎn)換效率高，經(jīng)過低通放大器就有較大的直流輸出，調(diào)寬頻率的變化對輸出沒有影響。 傳感器及檢測技術(shù)三三. 電容式傳感器的應用電容式傳感器的應用 1 電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器 差動式電容壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖 外殼p1p2金屬鍍層凹形玻璃膜片過濾器傳感器及檢測技術(shù) 2 電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器 差動式電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖 621C1C25d1d2431固定電極；2絕緣墊；3質(zhì)量塊；4彈簧

5、；5輸出端；6殼體傳感器及檢測技術(shù) 3 差動式電容測厚傳感器差動式電容測厚傳感器 電容測厚傳感器是用來對金屬帶材在軋制過程中厚度的檢測，其工作原理是在被測帶材的上下兩側(cè)各置放一塊面積相等， 與帶材距離相等的極板，這樣極板與帶材就構(gòu)成了兩個電容器C1、C2。把兩塊極板用導線連接起來成為一個極， 而帶材就是電容的另一個極，其總電容為C1 + C2 ，如果帶材的厚度發(fā)生變化， 將引起電容量的變化， 用交流電橋?qū)㈦娙莸淖兓瘻y出來，經(jīng)過放大即可由電表指示測量結(jié)果。 傳感器及檢測技術(shù) 差動式電容測厚傳感器的測量原理框圖如圖所示。音頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的音頻信號，接入變壓器T的原邊線圈，變壓器副邊的兩個線圈作為

6、測量電橋的兩臂，電橋的另外兩橋 臂 由 標 準 電 容 C0和 帶 材 與 極 板 形 成 的 被 測 電 容Cx(Cx=C1+C2)組成。 電橋的輸出電壓經(jīng)放大器放大后整流為直流，再經(jīng)差動放大， 即可用指示電表指示出帶材厚度的變化。 傳感器及檢測技術(shù)差動式電容測厚儀系統(tǒng)組成框圖 音頻信號發(fā)生器音頻放大器全波整流器差動放大器C0C1C2RRCT傳感器及檢測技術(shù)* 交流電橋電路VZ1Z2Z3Z4V 將電容傳感器接入電橋的一將電容傳感器接入電橋的一個臂，不平衡電橋輸出：個臂，不平衡電橋輸出：3121242121234()ZZ ZZZZVVZZZZZZ 為使橋路平衡，在四個橋臂上必須接入兩個電容（一

7、個單極電容傳感器和一個固定電容，或接入差動電容傳感器）。另外兩個橋臂接入其他阻抗元件，如：兩個電阻、兩個電感或是兩個電容。傳感器及檢測技術(shù)汽車氣囊的保護作用汽車氣囊的保護作用 使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣。使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣。 傳感器及檢測技術(shù)汽車氣囊對駕駛員的保護作用汽車氣囊對駕駛員的保護作用傳感器及檢測技術(shù)利用加速度傳感器實現(xiàn)利用加速度傳感器實現(xiàn) 延時起爆延時起爆的鉆地炸彈的鉆地炸彈傳感器安裝位置傳感器安裝位置傳感器及檢測技術(shù)帶報警器的家庭使用型濕度計帶報警器的家庭使用型濕度計濕敏電容傳感器的使用濕敏電容傳感器的使用傳感器及檢測技術(shù)電容式油量表電容式油量表 機械式油量表：機械式油量表： 在油箱內(nèi)，裝有類在油箱內(nèi)，裝有類似衛(wèi)生間水箱里的浮球，似衛(wèi)生間水箱里的浮球，通過杠桿帶動電阻絲式通過杠桿帶動電阻絲式圓盤電位器，由電流表圓盤電位器，由電流表指示出油量。指示出油量。傳感器及檢測技術(shù) 當油箱中注滿油時，液位上升，指針停留在轉(zhuǎn)角為m處。當油箱中的油位降低時，電容傳感器的電容量Cx減小，電橋失去平衡，伺服電動機反轉(zhuǎn)，指針逆時針偏轉(zhuǎn)（示值減小），同時帶動RP的滑動臂移動