电容式传感器应用实例演示

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第3章电容式传感器共80页

Cx
b(a
d
x)
C0
b
d
x
C0
1
x a
因此，C x 与位移 x 呈线性关系。
b）直线位移式
初始电容C0为： C 0
2 0 L ln D0
D1
当内筒上移x时，内外筒间
的电容Cx为：
Cx
20Lx
lnD0
C01Lx
D1
同前面两种情况,与x
成线性关系。
D1 x L
D0
c）直线位移式（筒形）
这类传感器具有良好的线性,大多用来检测位移等参数。
ln
R r
K 2 1 2
ln
R r其中,A
为常数，K为灵敏度系数
则CAKh1
电容C与液位h1之间呈线性关系.
右有例图面相积2 当S电相于容同两：厚个电度容计串联，这两个电容只
C0
0
S d0
;C1
1
S d1
C C0 C1
S
C0 C1
3.6
d1
1
d0
0
这里,电容C与极板距离d和介电常数之间呈非线性函数关系!
当d0 、d1不变时，可用来测量介质的介电常数ε1；即介电常数测量仪。
当ε0 、ε1不变时，可用来测量d1距离，即作为测厚仪。
3)变极板间距型电容传感器
C s 0rs
dd
初始电容:C0
s
d0
当d0减少d时,dd0d 电容C增加C,CC0C
dC
C
d
ΔC
C0
Δd
d d0
电
容
相
对
变
化
C s C0
C S 0r S

第三章电容式传感器ppt课件

x)
r
式中h——电极高度； R——外电极的内半径； r——内电极的外半径。
所以
C2
2 xx ln RrC 2 (hxx)2 h2 (x)xabx
lnR
lnR lnR
r
r
r
.
a
2 h ln R
r
b 2 ( x ) ln R r
均为常数
上式表明，液面计的输出电容C与液面高度x成线性关系。
2．电容式测厚仪图所示为一种电容式测厚仪的原理图。两电极的间距
当被测参数变化引起电容传感器的输出电容变化ΔC时，电桥失去平衡，其输出电压为
注意一点，在上式的推导过程中，用到了初始平衡条件C0C2=C1C3。由上式可见输出电压U0与被测电容ΔC 之间是非线性关系。
.
2．差动接法差动接法交流电桥电路，其
中相邻两臂接入差动结构的电容传感器。空载时
整理可得
上式表明，差动接法的交流电桥电路的输出电压U0 与被测电容ΔC之间呈线性关系。
号的电压信号，有以下两种常见的形式。 (一)交流电桥电路 1．单臂接法
图所示为单臂接法交流电桥电路，高频电源经由变压器，将电源电压Us 加到电桥的一对角上。
C0+ΔC为电容传感器的输出电容，C1、C2、C3 为固定电容，U0是输出电压。
.
下面仅讨论空载(即输出端开路)时，输出电压U0与被测电容ΔC之间的关系。在电容传感器未工作时，先将电桥调到平衡状态，即C0C2=C1C3，U0=0。
二、变间隙型 1.基本结构
基本的变间隙型电容传感器有一个定极板和一个动极板，如图所示。当动极板随被测量变化而移动时，两极板的间距d就发生了变化，从而也就改变了两极板间的电容量 C。设动极板在初始位置时与定极板的间距为d。，此时的初始电容量为

电容式传感器教学课件PPT

后,进行补偿。
h
27
第6章电容式传感器
6.2.2运算放大器式电路
图6-10 运算放大器式电路原理图
运算放大器要求：输入阻抗高（避免泄
漏）、放大倍数大（接近理想放大器）
U o
C Cx
Ui
Cx
A d
Uo
CUi
A
d
特点：
1.输出电压与极板距离d成正比
2.要求Zi及放大倍数足够大 3.为保证仪器精度,还要求电源电压的幅值和固定电容稳定
ZCx2
U 2
•
•
U 11
1U
jCx2 2
•
＝U Cx1 Cx2
jCx1 jCx2
2 Cx1 Cx2
h
34
第6章电容式传感器
可得：
•
•
U
o
U
C
2 C0
对于变间隙式差分电容传感器经分析推导可得：
•
• U d Uo
2 d0
（其 Cx1中 d0 A d， Cx2d0 A d）
优点：把变间隙式电容传感器的位移与电容的非线性关系转化为位移与输出电压的线性关系。
加速度传感器在汽车中的应用
装有传感器的假人
气囊
h
49
第6章电容式传感器
汽车气囊的保护作用
使用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。
h
50
第6章电容式传感器
利用加速度传感器实现延时起爆的钻地炸弹
传感器安装位置
h
51
第6章电容式传感器
6.3电容式传感器的应用（3）
第6章电容式传感器
h
1
第6章电容式传感器

第7讲电容式传感器应用

第7讲电容式传感器应用
电容式传感器是一种常见的传感器类型，它能够将物理量转换为电容变化，从而实现
对物理量的测量。

电容式传感器具有灵敏度高、精度高、响应速度快等优点，广泛应用于
工业生产、科学研究、医疗保健等领域。

电容式传感器的基本原理是根据电容值与电容板的距离成反比关系，当物理量发生变
化时，电容板的距离也会发生变化，从而导致电容值的变化。

通常，电容式传感器由两个
电容板组成，它们之间夹有一个变化的物理量，如压力、温度、湿度等，当物理量变化时，电容板之间的距离也随之变化。

电容式传感器的应用非常广泛，以下是几个典型的应用案例：
1. 压力传感器
压力传感器是一种应用最广泛的电容式传感器类型。

它通常由一个金属或陶瓷电容片
构成，当外界施加压力时，电容片会发生形变，从而导致电容值的变化。

压力传感器广泛
应用于机械工程、汽车工业、医疗设备等领域，用于测量压力、力、重量等物理量。

湿度传感器也是一种常见的电容式传感器类型。

它通常由两个电容板组成，它们之间
夹有一层吸湿材料。

当空气中的湿度变化时，吸湿材料吸收或释放水分，从而导致电容板
之间的距离变化，进而导致电容值的变化。

湿度传感器广泛应用于气象、农业、建筑等领域，用于测量空气中的湿度和露点温度。

总之，电容式传感器是一种非常优秀的传感器类型，它能够实现对物理量的高精度测量，从而广泛应用于各个领域。

同时，随着科技的不断进步，电容式传感器的性能不断提升，相信在未来的应用中，电容式传感器将会发挥更加重要的作用。

电容传感器(传感器工作原理及应用实例)

电容传感器(传感器工作原理及应用实例) 第六节电容式传感器以电容器作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化的传感器称为电容式传感器。

电容式传感器在力学量的测量中占有重要地位，它可以对荷重、压力、位移、振动、加速度等进行测量。

这种传感器具有结构简单、灵敏度高、动态特性好等许多优点，因此，在自动检测技术中得到普遍的应用。

一、电容式情感器的工作原理现以平板式电容器来说叫电容式传感器的工作原坝。

电容是由两个金属电极，中间有腰电介质构成的，如图4(36所示。

出合构极板N加3:电压时，电极广就盒贮存有电荷(所以电容器实际6:是—个储存电场能的元件。

平板式电容器在忽略边缘6A质效应时，其电容虽(:可长尔为C—:半—l‘d4,J(‘——电容量(F);e一两极板间介质的介电常数(F,m);‘，一一两极板间介质的相对介电常数;q一一真空的介电常数，等于8(85xlo4——极板的面积(m’);J——极板间的距离(m)。

从上式可知，当其中的允、J、q中的任一项发生变化时，都会引起电容量c的变化。

在实际使用时，常使4、6f、q参数中的两项固定，仅改变其中—个参数来使电容量发生变化、根据上述工作原理(电容式传感器可分为三种类型，即改变极板面积的变面积式，改变圾板距离的变间隙式。

改变介电常数的变介电常数式。

在力学传感器中常使用变间隙式电容传感器。

二、电容式传感器的特点(1)结构简单(性能稳定(2)阻抗高，功率小;。

(3)动态响应好，灵敏度高，分辨力强:(4)没有由于振动引起的漂移;(5)闭试导线分布电容对测旦误差影响较大;(6)电容量的变化与极板间距离变化为非线性。

表小5列出了电容式与压电式、应变式、压阻式传感器之间的特性对比。

从表中可以看出电容式传感器在技术特性上比其它传感器有着一系列的优点。

三、电容式荷宣传感器四4(37所示为电容式荷重传感器的结构示意图。

’映在镍铅钥钠块厂加[出“排尺寸川间且等距的圆孔，在园孔内樊[:帖接村带绝缘支架的平板式电容器，然后将每个咀孔内的电容器并联。

电容式传感器(微课课件)

电容式传感器
应用-例1
如图所示是用来测定角度θ的电容式传感器。当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化。知道C的变化，就可以知
道θ的变化情况。
将收相比（ A ） A．电容器的电容一定减小
B．电容器的电容一定增加 C．电容器的电容一定不变
化就能反映液面的升降情况，两者的关系是（ A C ） A. C增大表示h增大 B. C增大表示h减小 C. C减小表示h减小 D. C减小表示h增大析：液面变化直接影响电容决定式中因素S（正对面积），C大知S大即h增大，反之亦然，答案AC
应用-例3
传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器， A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，
析：由C∝1/d可知， d减小C增大；再由电容定义式知，U不变，Q增大，电源对电容器充电，电流从正接线柱流入，指针向右偏。答案选BD
应用-例4
随着生活质量的提高,自动干手机已进入家庭,洗手后,将湿手靠近自动干手机, 机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。手靠近干
手机能使传感器工作，是因为（ D
D．电容器的电容可能增大也可能减小
析：动片旋出时正对面积减小，由平行板电容器决定式可知C一定减小。正确选项A
应用-例2
传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是一种测定液面高度的
电容式传感器的示意图。金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容C大小的变
当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。
现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力增大时，有下列说法其中正确的是（ BD ）

电容式传感器的应用PPT课件

CH 相当于当前膜片位置与平直位置间的电容CA和C0的串联；而 C0又可看成是膜片上部电容CL与的CA串联。
6
1. 电容式差压变送器
3.4 电容式传感器的应用
CA
PL
CL
dx
d0
C0
CL CA CA C0
CH
C0
PH
CH
等效电路
即：C0
CACL CA CL
CL
CAC0 CA C0
;
CH
CAC0 CA C0
(1) 半导体压感式传感器
其表面的顶层是具有弹性的压感介质材料,它们依照指纹的外表地形(凹凸)转化为相应的电子信号,
并进一步产生具有灰度级的指纹图像。
(3) 硅电容指纹图像传感器
(2) 半导体温度感应传感器它通过感应压在设备上的脊
和远离设备的谷温度的不同就可以获得指纹图像。
这是最常见的半导体指纹传感器,它通过电子度量来捕捉指纹。在半导体金属阵
环形二极管电路
Cx
2 hx
ln D
d
I f E(Cx Cd )
f ECx
ΔE=E2-E1；
f=1/T0，为方波的频率；
在方波频率和幅值一定的情况下，输出电流的变化与液位成正比。
3.4 电容式传感器的应用
d
ε0
hx
ε
D
测定电极绝缘层水
E2
E1
T1 T2
A e
V D4
V
D1
Cx B
V
D2
i1
电容C与液位h1之间呈线性关系. 15
3. 电容式液位计
3.4 电容式传感器的应用
(1)安装形式
电容式液位计的安装形式因被

电容式传感器及应用—电容式传感器的工作原理及其结构形式(传感技术课件)

可见，输出电容与液面高度成线性关系。
平板形变面积式电容传感器的容量变化
设两极板原来的遮盖长度为a0，极板宽度为b，极距固定为d0，当动极板随被测物体向左移动x后，两极板的遮盖面积A将减小，电容也随之减
小，电容Cx 为
Cx
b(a0
d0
x)
C0
1
x a0
式中C0 — 初始电容值
C0
ba0
d0
在变面积电容传感器中，电容Cx与直线位移x成正比。
变面积式电容式传感器（角位移）
+ + +
变面积式电容式传感器（线位移）
线位移型电容式传感器分：平面线位移型和圆柱线位移型两种。
变面积式电容式传感器（线位移）
对于圆柱线位移型电容式传感器，当覆盖长度h变化时2 / r 1)
圆柱线位移型电容式传感器公式推导
由高斯定理可知，两导体间的电场强度E为 E
λ：单位长度电荷绝对值；r≤ l ≤R；
2 0l
E的方向垂直于轴平面沿辐射方向。
两柱形导体间的电位差为
B
R
R
U AB
Edl
A
r
2 0l
dl
2 0
ln
r
在圆柱形电容器每个极板上的总电荷 Q L
由电容定义得圆柱形电容器的电容为
C Q
L
20 L
U AB
r1、r2：电极板的内、外径；
当液面高度不为0时，电容量为：
C
C1
C2
20 (h hx )
ln r2
2 hx
ln r2
2 0 h
ln r2
2 ( 0 )hx
ln r2
r1

电容式传感器的应用

贝尔实验室
指纹传感芯片：电容感应原理
Veridicom的指纹传感芯片表面由300×300个电容传感器组成。当个人把他的手指放在传感器上时，手指充当电容器的另外一极。由于手指上指纹纹路及深浅的存在，导致硅表面电容阵列的各个电容电压的不同，通过测量并记录各点的电压值就可以获得具有灰度级的指纹图象。
音叉式物位开关放大图
电容式指纹识别
• 指纹识别主要分为四个阶段:读取指纹、提取特征、保存数据和比对确认。 • 首先，通过指纹识别器的读取设备读取指纹图象。在获取
指纹图象之后，识别芯片对图象进行初步处理，使之更加
清晰可辨。 • 然后指纹辨识软件建立指纹的“数字表示特征”数据，从指纹转换成特征数据。两枚不同的指纹会产生不同的特征数据。
•
HAKK-600系列射频电容式液位计依据电容感应原理，当被测介质浸汲测量电极的高度变化时，引起其电容变化。它可将各种物位、液位介质高度的变化转换成标准电流信号，远传至操作控制室供二次仪表或计算机装置进行集中显示、报警或自动控制。其良好的结构及安装方式可适用于高温、高压、强腐蚀，易结晶，防堵塞，防冷冻及固体粉状、粒状物料电容式液位计是电学式液位检测方法之一，直接把液位变化转换成电容的变化量，然后再变换成统一的标准电信号，传输给现实仪表进行指示、记录、报警或控制。
几十年对这个作用力的测定一直为口腔修复学界和医用传感器研究者所关注现有的测定方法多是在义齿基托下方粘贴一只贴片压阻式压力传感器但贴片压阻式压力传感器的弹性模量与义齿基托不一致与检测组织表面也不吻合也难与周围基托表面平齐所测力的大小误差比较大而且难以测定出力的分布情况
电容式传感器的应用
电容式传感器的应用举例
差动式电容测厚传感器及其应用

电容式传感器教学

各种电容式传感器
电容式压力变送器
电容式差压传感器
电容式接近开关
Байду номын сангаас
硅微压力电容式传感器
电容式传感器典型应用
电容式指纹传感器
测量管道液位高度
4.1 电容传感器工作原理和类型
❖ 电容式传感器是将被测非电量变化成电容量的变化。
一、电容传感器工作原理 1、以平板电容说明：
C s 0r s
改变式中
接大气
传感器
基准
低压阀
选通阀
管道
高压阀
接真空低压阀
传感器
管道
高压阀
反应罐
2.电容板材在线测厚仪
➢电容测厚仪用于测量金属带材在轧制过程中的厚度变化。
• 带材是电容的动极板，总电容 C1+C2 作为桥臂。 • 带材只是上下波动时 Cx = C1+C2总的电容量不变；
带材的厚度变化使电容 Cx 变化。
二、测量电路
1.电桥电路
由电容转换元件组成的变压器式交流电桥测量系统如图所示，电容传感器 C1,两C2 个桥臂为差动形式
交流电桥的输出电压为：
U0
U 2
Z1 Z2
Z2 Z1
U0
U 2
C1 C2
C2 C1
代入：
Z1
1
jc1
1
Z2 jc2
U0
U 2
C1 C2
C2 C1
极板在中间位置时
C x
C0
a
➢ 平板变面积型电容传感器灵敏度
初始电容：
C0
ab
结论：
C b k0 x
• 变面积式电容传感器灵敏度k0为常数；

电容式传感器的应用举例.

产品名称:音叉式物位开关产品型号: LS-YC 产品简介: LS-YC型音叉式液位限位开关是一种新型的液位限位开关。音叉由晶体激励产生振动，当音叉被液体浸没时振动频率发生变化，这个频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关量。音叉式液位限位开关又被称作“电气浮子”，凡使用浮球限位开关和由于结构、湍流、搅动、气泡、振动等原因不能使用浮球限位开关的场合均可使用“电气浮子”。由于该液位限位开关无活动部件，因此无需维护和调整，是浮球限位开关的升级换代产品。
电容式振动位移传感器结构采用不锈钢材料制作，需要加预张力。玻璃基片上镀有金属层的球面极板，这里的球面很夸张。球面的作用是压力过大时（过载）保护膜片，并改善系统的非线性。后续测量电路常使用差动脉冲调宽电路。
以差动电容为检测原理组成的电容式差压变送器
0
当测量导电固体的料位时，采用
P93图4—22（b）方案。
4、电容式位移传感器
1. 平面测端（电极） 2. 绝缘衬塞 3. 壳体 4. 弹簧卡圈 5. 电极座 6. 盘形弹簧 7. 螺母
振动位移测量
电容式振动位移传感器应用示意图
贝尔实验室
指纹传感芯片：电容感应原理
Veridicom的指纹传感芯片表面由300×300个电容传感器组成。当个人把他的手指放在传感器上时，手指充当电容器的另外一极。由于手指上指纹纹路及深浅的存在，导致硅表面电容阵列的各个电容电压的不同，通过测量并记录各点的电压值就可以获得具有灰度级的指纹图象。
电容式传感器的应用举例
电容传感器可用来测量直线位移、角位移，振动振幅(可测至0.05μm的微小振幅)，尤其适合测量高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量，还可用来测量压力、差压力、液位、料面、粮食中的水分含量、非金属材料的涂层、油膜厚度、测量电介质的湿度、密度、厚度等等。在自动检测和控制系统中也常常用来作为位置信号发生器。