成都信息工程（成都信工学院）：电子工业出版社《传感器与检测技术》教学资源（PPT课件）第3章 变阻抗式传感器原理与应用 3.3 电容式传感器

忘電子工出版社 3.3电容式传感器 331电容式传感器的工作原理 332电容式传感器主要性能 333电容式传感器的特点和设计要点 334电容式传感器等效电路 335电容式传感器测量电路 336电容式传感器的应用 337容栅式传感器

3.3 电容式传感器 3.3.1 电容式传感器的工作原理 3.3.2 电容式传感器主要性能 3.3.3 电容式传感器的特点和设计要点 3.3.4 电容式传感器等效电路 3.3.5 电容式传感器测量电路 3.3.6 电容式传感器的应用 3.3.7 容栅式传感器 返 回 上一页 下一页

子工業出版社 USTRY 3.3.1电容式传感器的工作原理 1.工作原理及类型 2.变极距型电容传感器 3.变面积型电容传感器 4.变介电常数型电容式传感器

3.3.1 电容式传感器的工作原理 1. 工作原理及类型 2. 变极距型电容传感器 3. 变面积型电容传感器 4. 变介电常数型电容式传感器 返 回 上一页 下一页

子工業出版社 USTRY 1.工作原理及类型 as 8 S C r(0 S——极板相对覆盖面积 δ—极板间距离 相对介电常数 真空介电常数 —电容极板间介质的介电常数

1. 工作原理及类型 C S S r = =      0 S ——极板相对覆盖面积； δ ——极板间距离； εr——相对介电常数； ε0——真空介电常数，； ε ——电容极板间介质的介电常数。 δ S ε 返 回 上一页 下一页

忘電子工出版社 衝 (d) 变极距(6)型:(a)、(e) 变面积型(S)型:(b)、(c、(d)、(f)、(g)(h) 变介电常数(e)型:(i)~()

变极距(δ）型: (a)、(e) 变面积型(S)型: (b)、(c)、(d)、(f)、(g) （h） 变介电常数(ε )型: （i）～(l) 返 回 上一页 下一页

忘電子工出版社 2.变极距型电容传感器 初始电容C=d E8 S 若极距缩小△d △d C=Co+Ac EE,S C0(1+ d-△d 非线性关系 d 若△dd<<1时,则式(3.3.3)可简化为 C=CCAd最大位移应小于间距的10 d差动式改善其非线性

2. 变极距型电容传感器 d s C r  0 0 = 2 0 0 0 0 1 (1 ) 1        −  + =  − = −  = +  = d d d d C d d C d d s C C C r   非线性关系 若△d/d<<1时，则式（3.3.3）可简化为 d d C C C  = 0 + 0 若极距缩小△d 最大位移应小于间距的1/10 差动式改善其非线性 初始电容 返 回 上一页 下一页

忘電子工出版社 3.变面积型电容传感器 当动极板相对于定极板沿着长度 C 方向平移时,其电容变化量化为 △C=C-C EE,(a-△x)b △C与△x间呈线性关系

3. 变面积型电容传感器 当动极板相对于定极板沿着长度 方向平移时，其电容变化量化为 d a x b C C C r ( ) 0 0 −   = − =   △C与△x间呈线性关系 返 回 上一页 下一页

忘電子工出版社 电容式角位移传感器 当00时 &8 s 0 0时 EE,(1- 动极板 兀=CC 定极板 传感器电容量C与角位移θ间呈线性关系

电容式角位移传感器 0 0 0 0 d s C r   =       0 0 0 0 (1 ) C C d C r = − − = 当θ=0时 当θ≠0时 传感器电容量C与角位移θ间呈线性关系 返 回 上一页 下一页

子工業出版社 USTRY 4.变介电常数型电容式传感器 初始电容 2ICH D 电容与液位的关系为: 27h2m(H-h)2mH2mh(61-8)。2mh(E1-E) 、O D D hn ln n 电容式液位传感器

4. 变介电常数型电容式传感器 d D h C d D h d D H d D H h d D h C ln 2 ( ) ln 2 ( ) ln 2 ln 2 ( ) ln 2 1 0 1 1         − = + − = + − = + d D H C ln 2 0  初始电容 = 电容式液位传感器 电容与液位的关系为： 返 回 上一页 下一页

電子工業出社 USTRY L E Lo-L)+E,L C=CI+C2=86 当L=0时,传感器的初始电(、 CoEr Lob a lb 当被测电介质进入极板间L深度后,引起电容相对变化量为 △CC-C(En2-1)L 电容变化量与电介质移动量L呈线性关系

0 1 0 2 1 2 0 0 ( ) d L L L C C C b r r    − + = + = 当L=0时，传感器的初始电容 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 d L b d L b C r    = = 当被测电介质进入极板间L深度后，引起电容相对变化量为 0 2 0 0 0 ( 1) L L C C C C C r − = − =   电容变化量与电介质移动量L呈线性关系 返 回 上一页 下一页

忘電子工出版社 3.3,2电容式传感器主要性能 1.静态灵敏度 被测量缓慢变化时传感器电容变化量与 引起其变化的被测量变化之比 2.非线性

3.3.2 电容式传感器主要性能 1. 静态灵敏度 被测量缓慢变化时传感器电容变化量与 引起其变化的被测量变化之比 2. 非线性 返 回 上一页 下一页