電工學5電容式傳感器與壓電式課件

第五章、電容式傳感器5.1電容式傳感器

變換原理:將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化兩平行極板組成的電容器,它的電容量為:+++Aδ、A或ε發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。5.電容式傳感器

a)極距δ變化型++++++駐極體電容傳聲器它采用聚四氟乙烯材料作為振動膜片。這種材料經(jīng)特殊電處理后，表面永久地駐有極化電荷，取代了電容傳聲器極板，故名為駐極體電容傳聲器。特點是體積小、性能優(yōu)越、使用方便。5.電容式傳感器

平面線位移型5.電容式傳感器

柱面線位移型.5.電容式傳感器

產(chǎn)品.陶瓷電容壓力傳感器液體壓力作用在陶瓷膜片的表面，使膜片產(chǎn)生位移。

壓力變送器5.電容式傳感器

產(chǎn)品.電容式液位傳感器（液位計/料位計）5.電容式傳感器

電容式接近開關(guān)振蕩電路被測物體感應(yīng)電極被測電容測量頭構(gòu)成電容器的一個極板，另一個極板是物體本身，當物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化.接近開關(guān)的檢測物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體。5.電容式傳感器

5.電容式傳感器

（b）調(diào)頻電路這種電路是將電容式傳感器作為LC振蕩器諧振回路的一部分，或作為晶體振蕩器中的石英晶體的負載電容。當電容傳感器工作時，電容Cx發(fā)生變化，使振蕩器的頻率f發(fā)生相應(yīng)的變化。由于振蕩器的頻率受電容式傳感器的電容調(diào)制，這樣就實現(xiàn)了C／f的變換，故稱為調(diào)頻電路。圖為LC振蕩器調(diào)頻電路方框圖。調(diào)頻振蕩器的頻率可由下式?jīng)Q定：式中L——振蕩回路電感；C——振蕩回路總電容。C包括傳感器電容Cx、諧振回路中的微調(diào)電容C1和傳感器電纜分布電容Cc，即

C＝Cx+C1+Cc。振蕩器輸出的高頻電壓是一個受被測量控制的調(diào)頻波，頻率的變化在鑒頻器中變換為電壓幅度的變化，經(jīng)過放大器放大后就可用儀表來指示。5.電容式傳感器

b)調(diào)頻電路-諧振電路5.電容式傳感器

5.電容式傳感器

b)調(diào)頻電路-運算放大器電路

初始狀態(tài)：A＝Q＝高電位，B＝Q(－)＝低電位電容C1與C2的充放電時間由C1、C2的時間常數(shù)決定，也就是說，PWM的輸出是一個寬度受電容C1和C2控制的方波信號，C1、C2的變化將引起輸出方波正負時間比。

1．工作原理參見教材P54，圖5-4（電路分析）

2．測量原理經(jīng)低通濾波后，輸出電壓（平均電壓）：

式中：T1、T2：電容C1與C2的充電至UC需要的時間，即A、B點的脈沖寬度，由電容C1與C2的大小決定，且C∝T；u1：觸發(fā)器輸出的高電位。

時，常數(shù)當從上面的推導(dǎo)可以看出，PWM的輸出與電容差成正比，且極性由決定。PWM的優(yōu)點：⑴PWM的輸出與輸入成線性關(guān)系（無論電容傳感器本身的線性與否）；⑵只需經(jīng)過低通濾波，無需解調(diào)即可得到直流輸出。一、電容測厚儀下圖為測量厚度的電容測厚儀原理圖。在被測金屬帶材的上下兩側(cè)各放置一塊面積相等，與帶材距離相等的極板2，這樣極板與帶材就形成了兩個電容器。把兩塊極板用導(dǎo)線連接起來就成為一個極板，而金屬帶材就是電容的另一個極板，其總電容Cx＝C1+C2