PPT《第3章    电容式传感器》

缺点: 受温度影响大 .

六、谐振电路 电容传感器C3 作为谐振回路中(L2,C2,C3)调谐电容的一部分.谐振回路通过电感耦合,从稳定的高频振荡器取得振荡电压.当传感器电容C3 发生变化时,使得谐振回路的阻抗发生相应的变化,而这个变化又表现为整流器电流的变化.于是,该电流经过放大后即可指示输入量的大小. 为了获得较好的线性关系、一般谐振电路的工作点选在谐振曲线的一边,即最大振幅70%附近的地方,且工作范围选在 BC 段内. 优点:比较灵敏.缺点:(1)工作点不容易选好,变化范围也较窄;

(2)传感器与谐振回路要靠近,否则电缆的杂散电容对电路影响较大;

(3)为了提高测量精度,振荡器的频率稳定度要优于10-6的数量级. 3.4 电容式传感器的应用 电容式传感器因灵敏度高、响应时间短、结构简单、能在恶劣条件下工作、可非接触测量等优点,广泛应用于位移、振动、加速度、角度等机械量的精密测量,还逐步扩大应用于压力、差压、液面、料面、成分含量等方面的测量.

一、转速测量

1 ― 齿轮 (动极板)2 ― 定极

3 ― 电容传感器

4 ― 频率计

二、电容式差压传感器(差压变送器) 它由金属弹性测量膜片7与凹型绝缘体5(陶瓷、玻璃等)上金属膜6(镀金)组成两室结构,室内充满硅油.金属弹性膜片7为动极板,凹型绝缘体上的金属膜6为定极板,构成差动变间隙电容传感器.

1、4-波纹隔离膜片;

2、3-基座;

5-玻璃层;

6-金属膜;

7-弹性测量膜片 用途:测量压力差.原理:当左右隔离膜片分别承受两个压力产生变形时,被测压力 通过隔离膜片及硅油导入空腔,施加在作为动极板的金属弹性膜片两侧.当这两个压力不同时,弹性膜片两侧有压力差,使弹性膜片凸向一侧,产生位移,该位移改变两个定极板与动极板间的电容量. 这种传感器的灵敏度和分辨率都很高.其灵敏度取决于初始间隙 d0 , d0 越小灵敏度越高.其动态响应主要取决于弹性膜片的固有频率.若接入差动电桥,输出电压与压力差成线性关系,且与介质的介电常数无关.

三、电容式加速度传感器 左图是一种差动电容式加速度传感器的工作原理图.传感器由两个差动电容组成,上极板与悬臂梁构成 C1 ,悬臂梁与下极板构成 C2 .当加速度为零时,悬臂梁处在上、下极板的中间位置,C1=C2 ;

当有加速度存在时,由F=ma,有一惯性力F作用在悬臂梁上,悬臂梁产生变形,与两定极板的距离发生变化,于是 C1≠C2 . a =

0 a ≠

0 右图是另一种差动电容式加速度传感器的结构示意图.上下各有一固定电极

1、2,作为上、下定极板,极板中间有一用弹簧支撑的质量块,上下端面磨平抛光后作为动极板. 电容式加速度传感器目前多采用表面微加工技术制造,如右图所示.它由三个多晶硅层组成差动电容,第一层和第三层是不动的,第二层是悬臂梁,它在加速度作用下是可运动的.这种传感器可以和检测电路集成在一起,组成一个加速度检测模块.其灵敏度可达0.35mV/g/V. 在被测体的两个固定点上,安装两个薄而低的拱形弧板,两个拱形弧板的曲率略有差别,两个长方形电极板固定在拱形弧板的中央.安装时应注意两个极板保持平行并平行于安装传感器的平面.拱形弧板具有一定的放大作用,当两固定点受压缩(两点距离减小)或受拉伸(两点距离增大)而产生位置变化时,电容极板间距发生变化(受压缩时极距变小、受拉伸时极距变大),从而使电容值变化.拱形弧板一般用镍合金制造.