《机械工程测试技术》课程PPT教学课件（传感器原理及应用）第四章 电容式传感器

传感器原理及应用第四章电容式传感器工作原理和基本类型测量电路应用趣味小制作

传感器原理及应用 1 第四章 电容式传感器 工作原理和基本类型 测量电路 应用 趣味小制作

传感器原理及应用简介电容式传感器是将被测非电量（如尺寸、压力等）的变化转换为电容量变化的种传感器接近开关ICbuy物位开关三轴加速度压差变送器传感器2

传感器原理及应用 2 简介 电容式传感器是将被测非电量（如尺寸、 压力等）的变化转换为电容量变化的一 种传感器。 压差变送器 接近开关 三轴加速度 传感器 物位开关

传感器原理及应用工作原理不考虑边缘效应，其电容量为cA88,Add2电容式传感器根据原理可分为：变面积型、变极距型和变介电常数型3

传感器原理及应用 3 工作原理 不考虑边缘效应，其电 容量为 电容式传感器根据原理 可分为：变面积型、变 极距型和变介电常数型。 d A d A C r   0 = =

传感器原理及应用变面积型电容传感器圆柱形直线位移式S角位移式平面形直线位移式

传感器原理及应用 4 变面积型电容传感器 平面形直线位移式 圆柱形直 线位移式 角 位 移 式

传感器原理及应用变极距型和变介电常数型变极距型7-变介电常数型5

传感器原理及应用 5 变极距型和变介电常数型 变极距型 变介电常数型

传感器原理及应用测量转换电路-电桥Co+△c+1C0UoUo1C-△CC3C为电容传感器，没相邻的两臂接入有变化时，C-Cx差动式电容传感输出电压U=0。C，C,器。空载时的输C变化时，U≠0，由出电压为此可测得电容的变化4CU值。U。 =C6

传感器原理及应用 6 测量转换电路-电桥 Cx为电容传感器，没 有变化时， 输出电压U0 =0。 C x变化时，U0≠0，由 此可测得电容的变化 值。 2 3 1 C C C C x = 相邻的两臂接入 差动式电容传感 器。空载时的输 出电压为 U C ΔC U 0 0 = −

传感器原理及应用差动脉冲调宽测量转换电路VD1UrQAR1双稳态低通C触发器R2Uo0BVD2初始时，C=C，输出电压平均值为零测量时，C≠C，输出电压U。与电容的差值成正比

传感器原理及应用 7 差动脉冲调宽测量转换电路 初始时，C1 ＝C2，输出电压平均值为零。 测量时， C 1≠C2 ，输出电压Uo与电容的 差值成正比

传感器原理及应用差动脉冲调宽测量转换电路与电桥电路相比，差动脉宽电路只采用直流电源，不需要振荡器，只要配一个低通滤波器就能工作，对矩形波波形质量要求不高，线性较好，不过对直流电源的电压稳定度要求较高8

传感器原理及应用 8 差动脉冲调宽测量转换电路 与电桥电路相比，差动脉宽电路只采用 直流电源，不需要振荡器，只要配一个 低通滤波器就能工作，对矩形波波形质 量要求不高，线性较好，不过对直流电 源的电压稳定度要求较高

K传感器原理及应用运算放大器式测量转换电路电容传感器输出电压IC-C6UUiUo19如果传感器为平板形CUUd电容器，则cA此电路能解决变极距型电容式传感器的非线性问题9

传感器原理及应用 9 运算放大器式测量转换电路 输出电压 如果传感器为平板形 电容器，则 此电路能解决变极距型电容式传感器的 非线性问题 i x o U C C U = − d A CU U i o  = −

传感器原理及应用调频式测量转换电路调频+输出限幅鉴频放大振荡器当输入量导致传感器的电容量发生变化时，振荡器的振荡频率也相应地变化，即振荡器频率受传感器输出电容的调制，故称调频式。在实现了电容到频率的转换后，再用鉴频器把频率的变化转换为幅度的变化，经放大后输出，进行显示和纪录10

传感器原理及应用 10 调频式测量转换电路 当输入量导致传感器的电容量发生变化时，振荡 器的振荡频率也相应地变化，即振荡器频率受传 感器输出电容的调制，故称调频式。 在实现了电容到频率的转换后，再用鉴频器把频 率的变化转换为幅度的变化，经放大后输出，进 行显示和纪录