,變極距型電容傳感器,工業測控儀表,自動化與電氣工程學院,CollegeofAutomationandElectricalEngineering,授課教師：王軼卿,2,變極距型電容傳感器,變極距型電容傳感器原理及結構,變極距型電容傳感器的應用,變極距型電容傳感器測量電路,前沿科技與網絡拓展閱讀,3,復習：電容傳感器工作原理,工作原理：平板電容器，忽略邊緣效應,式中:,0真空介電常數r極板間介質的相對介電常數,電容極板間介質的介電常數；S兩平行板所覆蓋的有效面積；d兩平行板之間的距離。,4,電容傳感器的類型,變面積型電容傳感器,變介質型電容傳感器,變極距型電容傳感器,上一專題,5,一、變極距型電容傳感器,S,初始極距d0,動極板向下移動,極距減小d,靈敏度,動極板,定極板,d0越小,測量范圍越小,靈敏度越高,6,差動變極距型電容傳感器,單一型,差動型,改善非線性,斜率變大,靈敏度提高,曲線變直,差動電容輸出曲線,初態：,7,差動變極距型電容傳感器,靈敏度,相對非線性誤差,結論：差動型靈敏度提高近一倍，相對非線性誤差減小一個數量級！,8,變極距型電容傳感器,變極距型電容傳感器原理及結構,變極距型電容傳感器的應用,變極距型電容傳感器測量電路,前沿科技與網絡拓展閱讀,9,二、變極距型電容傳感器測量電路,調頻電路,脈沖調制電路,環形二極管檢波電路,10,調頻電路,信號流程,被測物理量變化,電容Cd變化,LC振蕩器輸出頻率變化,輸出電壓Uo變化,與電渦流傳感器調頻電路有何區別？,鑒頻器特性,11,變極距型電容傳感器,變極距型電容傳感器原理及結構,變極距型電容傳感器的應用,變極距型電容傳感器測量電路,前沿科技與網絡拓展閱讀,12,三、變極距型電容傳感器的應用,1,電容式加速度傳感器,3,4,電容式差壓傳感器,2,投入式電容液位傳感器,電容式接近開關,13,加速度傳感器在汽車中的應用,應用1電容式加速度傳感器,14,硅微電容加速度傳感器,多晶硅上電極多晶硅下電極,三軸加速度傳感器,多晶硅懸臂梁,差動變極距型電容傳感器,15,應用2電容式接近開關,電容式接近開關用于物位測量,接近開關：無觸點行程開關,當物體與接近開關的感應面之間的距離達到動作距離時，無需與運動部件直接接觸即可操作。,16,各種電容式接近開關,全密封防水式,遠距離大量程,17,各種電容式接近開關,齊平式,非齊平式,18,電容式接近開關原理,被測物,19,接近開關拓展思考,A：導電，遠離金屬物體,Q：電容接近開關對被測介質有無要求？,還有何種類型的接近開關？使用時各有何特點？,電渦流接近開關、霍爾接近開關,20,應用3投入式電容液位傳感器,陶瓷膜片,原理：,壓力P,陶瓷膜片,電容量變化,鍍金,動極板位移,變極距型電容傳感器,21,各種電容液位傳感器,差壓式,投入式,變介質型,液位限位報警,總結：幾種電容液位傳感器的優點、缺點、使用方法、標定方法以及適用場合。,22,應用4電容式差壓傳感器,高壓側進氣口,低壓側進氣口,23,電容式差壓傳感器內部結構,膜片：彈性元件,差動變極距型電容傳感器,24,本節內容回顧,重點差動結構難點電容接近開關,霍爾接近開關電渦流接近開關,25,變極距型電容傳感器,變極距型電容傳感器原理及結構,變極距型電容傳感器的應用,變極距型電容傳感器測量電路,前沿科技與網絡拓展閱讀,26,站在巨人肩上前沿科技,MEMS電容式壓力傳感器,直接輸出經過溫度補償過的壓力信號能充分滿足在以