2-2电容传感器

固定三个参量中的两个，可以做成三种类
型的电容传感器。
2020/5/1
5
一、变面积式电容传感器
（1）角位移型
C
0A
+ + +
2020/5/1
6
一、变面积式电容传感器
（2）平面线位移型
C
0A
2020/5/1
7
一、变面积式电容传感器
（3）柱面线位移型.
C
0A
2020/5/1
8
变面积式电容传感器的特性
12
三、变介电常数式电容传感器
C
0A
2020/5/1
13
但通常变介电常数式电 容传感器采用双圆柱桶状， 如下所示：
2020/5/1
x L-x
2r
ε0 ε1
R
14
三、变介电常数式电容传感器
表1 几种介质的介电常数
2020/5/1
15
变介电常数式电容传感器的用途
根据表1，分析不同介质对变介电常数电 容器的影响。在电容器两极板间插入干的纸 和潮湿的纸时，哪一种情况下的电容量大？ 可以用于测量什么非电量？
2.2 电容传感器
2020/5/1
1
2.2 电容传感器
工作原理:
将被测量的变化转化为电容量变化
2020/5/1
2
第一节 电容式传感器工作原理及结构形式
+ + +
2020/5/1
两平行极板组成的电容
A 器,它的电容量为:
C
0A
δ:极板间的距离
ε :极板间介质的相对介 电常数
A :极板面积
0 : 真空介电常数
传感器安装位置
2020/5/1
28
三、湿敏电容
利用具有很大吸湿性的绝缘材料作为电 容传感器的介质，在其两侧面镀上多孔性电 极。当相对湿度增大时，吸湿性介质吸收空 气中的水蒸气，使两块电极之间的介质相对 介电常数大为增加（水的相对介电常数为 80），所以电容量增大。
20ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0/5/1
29
湿敏电容外形 吸水高分子薄膜
开按钮，智能仪器就记住
该设定。正常使用时，当
水位高于该点后，即可发
2020/5/1
22
出报警信号和控制信号。
智能化液位限位传感器的设定按钮 正常工作 指示灯 电源 指示灯
超限灯
2020/5/1
设定按钮
23
二、硅微加工加速度传感器
图示加速度传感器以微细
加工技术为基础，既能测量交
变加速度（振动），也可测量
电容器的容量受三个因素影响，即：
极距x、相对面积A 和极间介电常数 。固定
其中两个变 量，电容量C 就是另一个变量
的一元函数。只要想办法将被测非电量转换
成极距或者面积、介电常数的变化，就可以
通过测量电容量这个电参数来达到非电量电
测的目的。
2020/5/1
19
一、电容式液位计
棒状电极（金属管） 外面包裹聚四氟乙烯套 管，当被测液体的液面 上升时，引起棒状电极 与导电液体之间的电容 变大。
2020/5/1
16
第二节 电容式传感器的测量转换电路 （调频电路 ）
调频电路将电容式传感器作为 LC 振荡
器谐振回路的一部分，当电容传感器工作时，
电容Cx 发生变化，就使振荡器的频率 f 产生
相应的变化。
f 1
2 L0C
5-2
2020/5/1
17
调频（FM）电路
2020/5/1
18
第三节 电容式传感器的应用
2020/5/1
37
电容式接近开关外形
2020/5/1
齐平式
非齐平式
38
非齐平式接近开关的安装
非齐平式安装时，传感器高于
2020/5/1 安装支架，易损坏。
39
远距离式（大量程） 全密封防水式
2020/5/1
40
电容接近开关的规格
2020/5/1
41
电容式接近开关在液位测量控制中的使用
2020/5/1
2020/5/1
30
湿敏电容模块及传感器外形
2020/5/1
31
湿敏电容传感器的安装使用 带报警器的家庭使用型
在野外的使用
2020/5/1
32
多孔性氧化铝湿敏电容传感器外形
2020/5/1
33
四、电容式油量表
机械式油量表：
在油箱内，装 有类似卫生间水箱 里的浮球，通过杠 杆带动电阻丝式圆 盘电位器，由电流 表指示出油量。
2020/5/1
34
电容式油量表
当油箱中注满油时，液位上升，指针停留在转角为m处。
当油箱中的油位降低时，电容传感器的电容量Cx减小，电桥失 去平衡，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同
时带动RP的滑动臂移动。当RP阻值达到一定值时，电桥又达
到新的平衡状态，伺服电动机停转，指针停留在新的位置（ x
42
电容式接近开关在液位物位测 量控制中的使用
2020/5/1
43
电容式接近开关在物位测量控制中的 使用演示
2020/5/1
44
不同材料的非金属检测物对电容式接近开 关动作距离的影响
2020/5/1
45
聚四氟乙烯外套
电容式液位限位传感器
液位限位传感器与
液位变送器的区别在于：
它不给出模拟量，而是
给出开关量。当液位到
达设定值时，它输出低
电平。但也可以选择输
出为高电平的型号。
2020/5/1
21
液位限位传感器的 设定按钮 设定
智能化液位传感器的
设定方法十分简单：
用手指压住设定按钮，
当液位达到设定值时，放
3
第一节 电容式传感器工作原理及结构形式 电容传感器的基本理想公式为
C
0A
上式中，哪几个参量是变量？可以 做成哪几种类型的电容传感器？
2020/5/1
4
第一节 电容式传感器的工作原理及结构形式
电容传感器的基本理想公式为
C
0A
改变A、 δ 、 三个参量中的任意一个量， 均可使平板电容的电容量C 改变。
2020/5/1
10
二、变极距式电容传感器
C
0A
2020/5/1
11
变极距式电容传感器的特性曲线
a） 结构示意图 b）电容量与极板距离的关系
1—定极板 2—动极板
从图中可以看到，为了提高灵敏度，应使当d0小些还是
大些？当变极距式电容传感器的初始极距d0较小时，它的测量
范围变大还是变小？
2020/5/1
惯性力或重力加速度。其工作
电压为2.7～5.25V，加速度测
量范围为数个g，可输出与加
速度成正比的电压也可输出占
空比正比于加速度的PWM 脉
冲。
2020/5/1
24
电容式加速度传感器在汽车中的应用 装有传感 器的假人
气囊
加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当
测得的负加速度值超过设定值时， 微处理器据此判断发生了
处）。
2020/5/1
35
上页所示的油量表在倾斜状态时可以使 用吗？为什么？
该油 量表可 用于飞 机油箱
2020/5/1
36
五、电容式接近开关
被检测物体可以是导电体、介质 损耗较大的绝缘体、含水的物体（例 如饲料、人体等） ；可以是接地的， 也可以是不接地的。 调节接近开关尾 部的灵敏度调节电位器，可以根据被 测物不同来改变动作距离。
碰 撞，于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨
胀，托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。
2020/5/1
25
汽车气囊的保护作用
2020/5/1
使用电容式加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经
控制系统使气囊迅速充气 。
26
汽车气囊对驾驶员的保护作用
2020/5/1
27
利用电容式加速度传感器实 现 延时起爆的钻地炸弹
变面积式电容传感器的输出特性是线 性的，灵敏度是常数（较低 ）。这一类传 感器多用于检测直线位移、角位移、尺寸等 参量（较大）。
请画出变面积式电容传感器的输出特 性曲线！
2020/5/1
9
二、变极距式电容传感器
当动极板受被测物体作用引起位移时，改变
了两极板之间的距离d，从而使电容量发生变化。
实际使用时，总是使初始极距d0尽量小些， 以提高灵敏度，但这也带来了变极距式电容器 的行程较小(0.1µm-1mm)的缺点。