變極距型電容傳感器

1、變極距變極距型型電容傳感器電容傳感器工業(yè)測控儀表工業(yè)測控儀表自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院College of Automation and Electrical EngineeringCollege of Automation and Electrical Engineering授課教師：王軼卿授課教師：王軼卿變極距型電容傳感器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的應(yīng)用變極距型電容傳感器測量電路變極距型電容傳感器測量電路前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀2復(fù)習(xí)：電容傳感器工作原理復(fù)習(xí)：電容傳感

2、器工作原理工作原理：工作原理：平板電容器，忽略邊緣效應(yīng)平板電容器，忽略邊緣效應(yīng)SCd式中式中:0 真空介電常數(shù)真空介電常數(shù)r 極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù) 電容極板間介質(zhì)的介電常數(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；兩平行板所覆蓋的有效面積；d兩平行板之間的距離。兩平行板之間的距離。0r 0rSd 3電容傳感器的類型電容傳感器的類型SCd變面積型變面積型電容傳感器電容傳感器變介質(zhì)型變介質(zhì)型電容傳感器電容傳感器變極距型變極距型電容傳感器電容傳感器上一專題上一專題4一、變極距型電容傳感器一、變極距型電容傳感器初始極距初始極距d0動(dòng)極板動(dòng)極板向下向下移動(dòng)移動(dòng)極

3、距減小極距減小d00rdSCdd 000ddCCCCkdddd靈敏度靈敏度非線性非線性動(dòng)極板動(dòng)極板dSr定極板定極板dd0越小越小 測量范圍測量范圍越小越小靈敏度靈敏度越高越高 5差動(dòng)變極距型電容傳感器差動(dòng)變極距型電容傳感器單一型單一型差動(dòng)型差動(dòng)型改善非線性改善非線性斜率斜率變變大大靈敏度提高靈敏度提高曲線變直曲線變直差動(dòng)電容輸出曲線差動(dòng)電容輸出曲線動(dòng)極板動(dòng)極板dSr定極板定極板d動(dòng)極板動(dòng)極板1dSr定極板定極板dr定極板定極板2d2C1C1020CC12=CCd動(dòng)極板向下運(yùn)動(dòng)動(dòng)極板向下運(yùn)動(dòng)1020dd初態(tài)：初態(tài)：:d6差動(dòng)變極距型電容傳感器差動(dòng)變極距型電容傳感器0001dCdCkddd靈敏度

4、靈敏度單一型單一型差動(dòng)型差動(dòng)型002021()dCdCkddd相對非線性相對非線性誤差誤差0100%Ldd20()100%Ldd結(jié)論：結(jié)論：差動(dòng)型差動(dòng)型靈敏度提高靈敏度提高近一倍，近一倍，相對非線性誤差減小相對非線性誤差減小一個(gè)數(shù)量級！一個(gè)數(shù)量級！動(dòng)極板動(dòng)極板dSr定極板定極板d動(dòng)極板動(dòng)極板1dSr定極板定極板dr定極板定極板2d2C1C7變極距型電容傳感器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的應(yīng)用變極距型電容傳感器測量電路變極距型電容傳感器測量電路前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀8二、變極距型電容傳感

5、器測量電路二、變極距型電容傳感器測量電路環(huán)形二極管檢波電路環(huán)形二極管檢波電路9調(diào)頻電路調(diào)頻電路信號流程信號流程 被測物理量變化被測物理量變化 電容電容Cd變化變化 LC 振蕩器輸出頻率變化振蕩器輸出頻率變化輸出電壓輸出電壓Uo變化變化 將頻率轉(zhuǎn)換為電壓將頻率轉(zhuǎn)換為電壓U0輸出輸出與與電渦流傳感器電渦流傳感器調(diào)頻電路調(diào)頻電路有何有何區(qū)別？區(qū)別？dC鑒頻器特性鑒頻器特性012dfL C10變極距型電容傳感器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的應(yīng)用變極距型電容傳感器測量電路變極距型電容傳感器測量電路前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱

6、讀前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀11三、變極距型電容傳感器的應(yīng)用三、變極距型電容傳感器的應(yīng)用電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器電容式差壓傳感器電容式差壓傳感器投入式電容液位傳感器投入式電容液位傳感器電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān)12加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用負(fù)加速度負(fù)加速度應(yīng)用應(yīng)用1 1 電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器體積小體積小13硅微電容加速度傳感器硅微電容加速度傳感器多晶硅上電極多晶硅上電極多晶硅下電極多晶硅下電極三軸三軸加速度傳感器加速度傳感器多晶硅懸臂梁多晶硅懸臂梁 差動(dòng)變極距型電容傳感器差動(dòng)變極距型電容傳感器14應(yīng)用應(yīng)用2 2 電容式接近開關(guān)電容式接近開關(guān)電

7、容式接近開關(guān)用于物位測量電容式接近開關(guān)用于物位測量接近開關(guān)：無觸點(diǎn)行程開關(guān)接近開關(guān)：無觸點(diǎn)行程開關(guān), ,當(dāng)當(dāng)物體與接近開關(guān)的感應(yīng)面之間的物體與接近開關(guān)的感應(yīng)面之間的距離達(dá)距離達(dá)到到動(dòng)作距離動(dòng)作距離時(shí)，無需時(shí)，無需與運(yùn)動(dòng)部件直接接觸即與運(yùn)動(dòng)部件直接接觸即可操作?？刹僮?。15各種電容式接近開關(guān)各種電容式接近開關(guān)全密封防水式全密封防水式遠(yuǎn)距離大量程遠(yuǎn)距離大量程16各種電容式接近開關(guān)各種電容式接近開關(guān)齊平式齊平式非齊平式非齊平式17電容式接近開關(guān)原理電容式接近開關(guān)原理上檢測上檢測極板極板下檢測下檢測極板極板測量轉(zhuǎn)換電路測量轉(zhuǎn)換電路1212C CCCC被被測測物物串聯(lián)串聯(lián)導(dǎo)電！導(dǎo)電！18接近開關(guān)拓展思考

8、接近開關(guān)拓展思考A A：導(dǎo)電，遠(yuǎn)離金屬物體：導(dǎo)電，遠(yuǎn)離金屬物體Q Q：電容接近開關(guān)對被測介質(zhì)有無要求？：電容接近開關(guān)對被測介質(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)？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)電渦流接近開關(guān)、霍爾接近開關(guān)19應(yīng)用應(yīng)用3 3 投入式電容液位傳感器投入式電容液位傳感器陶瓷膜片陶瓷膜片原理：原理：0PPgH0PPH壓力壓力P陶瓷膜片陶瓷膜片電容量變化電容量變化鍍金鍍金動(dòng)極板位移動(dòng)極板位移變極距型變極距型電容傳感器電容傳感器彈性元件彈性元件20各種電容液位傳感器各種電容液位傳感器差壓式差壓式投入式投入式變介質(zhì)型變介質(zhì)型液位限位報(bào)警

9、液位限位報(bào)警總結(jié)：總結(jié)：幾種電容液位傳感器的幾種電容液位傳感器的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)缺點(diǎn)、使用方法使用方法、標(biāo)定方法標(biāo)定方法以及以及適用場合適用場合。21應(yīng)用應(yīng)用4 4 電容式差壓傳感器電容式差壓傳感器 高壓側(cè)進(jìn)氣口高壓側(cè)進(jìn)氣口低壓側(cè)進(jìn)氣口低壓側(cè)進(jìn)氣口22電容式差壓傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)電容式差壓傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)外殼p1p2金屬鍍層凹形玻璃膜片過濾器膜片：彈性元件膜片：彈性元件差動(dòng)變極距型電容傳感器差動(dòng)變極距型電容傳感器23本節(jié)內(nèi)容回顧本節(jié)內(nèi)容回顧重點(diǎn)重點(diǎn) 差動(dòng)結(jié)構(gòu)差動(dòng)結(jié)構(gòu)難點(diǎn)難點(diǎn) 電容接近開關(guān)電容接近開關(guān)非接觸非接觸霍爾接近開關(guān)霍爾接近開關(guān)電渦流接近開關(guān)電渦流接近開關(guān)24變極距型電容傳感器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的應(yīng)用變極距型電容傳感器測量電路變極距型電容傳感器測量電路前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀前沿科技與網(wǎng)絡(luò)拓展閱讀25 站在巨人肩上站在巨人肩上前沿科技前沿科技MEMS電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器直接