电容式传感器的应用

电容式传感器的应用

关键词：电容式传感器、应用

电容式传感器是一种将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。它结构简单，体积小，分辨率高，具有平均效应，测量精度高，可实现非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用在压力、差压、液位、振动、位移、加速度、成分以及石油油品含水量等方面的测量，是一种具有良好发展前景的传感器。

1.1加速度传感器

电容式加速度传感器是基于电容原理的极距变化型的电容传感器。电容式加速度传感器/电容式加速度计是对比较通用的加速度传感器。在某些领域无可替代，如安全气囊，手机移动设备等。

加速度传感器主要用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。当车辆在极度不平的路面行驶时，车辆的扭振可能会通过传动系传到发动机曲轴，造成曲轴转速信号的变化，引起误判失火。对于上述情况，1991年加州法规中规定：“当失火无法与其它作用区分时，当最好的诊断技术和方法在某些特定的条件下无法工作时，失火诊断系统可以不工作”。而到目前为止，大多数研究者都是采用曲轴转速不均匀性诊断失火的方法，所以上述规定是针对发动机在显示低负荷和车辆在不平路面行驶时的情况。加速度传感器的输出就是作为关闭失火诊断的阀值。ECU中定义了一个垂直方向的加速

度极限值，凡是超过这个加速度范围的，就有可能出现失火的误判，这个时候就应该关闭失火诊断功能。

加速度传感器可以检测上下左右的倾角的变化，因此通过前后倾斜手持设备来实现对游戏中物体的前后左右的方向控制，就变得很简单。

用加速度传感器检测手持设备的旋转动作及方向，实现所要显示图像的转正。

GPS系统是通过接收三颗呈120度分布的卫星信号来最终确定物体的方位的。在一些特殊的场合和地貌，如遂道、高楼林立、丛林地带，GPS信号会变弱甚至完全失去，这也就是所谓的死角。而通过加装加速度传感器及以前我们所通用的惯性导航，便可以进行系统死区的测量。对加速度传感器进行一次积分，就变成了单位时间里的速度变化量，从而测出在死区内物体的移动。

1.2电容式位移传感器

电容式位移传感器主要用于解决下述各种测量问题：压电微位移、振动台，电子显微镜微调，天文望远镜镜片微调，精密微位移测量等。

1.3自动化生产设备上

全自动硬胶囊填充机简要运行流程如下:首先空壳硬胶囊由料斗灌入设备，装在料斗里的硬胶囊随着机器的运转，逐个进入料斗下方顺序装置的顺序叉内，经过胶囊导槽和拨叉的作用使胶囊调头，机器每动作一次，释放一排胶囊进人模块孔内，并使其体（长度较长的半

壳）在下，帽（长度较短的半壳）在上。转台的间隙转动，使胶囊在转台的模块中被输出到各工位。接着，真空分离系统把胶囊顺人到模块孔中的同时将体和帽分开；然后，下模块向外伸出，与上模块错开，以备填充物料；接着，充填杆把压实的药柱推到胶囊体内；最后，下模块缩回与上模块并合，经过推杆作用使充填好的胶囊扣合锁紧，再将扣合好的成品胶囊推出收集，真空清理器清理模块孔后进人下一个循环工序。

计量装置被一个间歇运动机构带动，计量盘上有6组计量孔，前几个工位药粉被逐一填入孔中达到装药量。然后，药粉被充填杆推人模块中的胶囊体内，通过调整每组充填杆的高度可以改变装药量。药粉由一个不锈钢料斗进入计量装置的盛粉环内，盛粉环内药粉的高度由电容式传感器控制的。在药粉罐装的过程中，一旦到达规定的盛装高度，则电容式传感器会被激励，对主控PLC输出高电平的开关量信号，从而停止灌装设备，以防止药粉从料斗内溢出，造成材料的浪费。

1.4量水位

电容式液位计是根据电容的变化来实现液位高度测量的液位仪表，电容式液位计的主要构件包括容式物位传感器和检测电容的线路。电容式液位计在测量时是将一根金属棒探入被测量容器的溶液中，将金属棒作为电容的一极，将容器壁作为电容的另一极。

电容式液位计在工作时，两个电极之间分别处于两种介质之中，而这两种介质的介电常数肯定是不同的，液体的介电常数ε1和气体

的介电常数ε2之间存在一个差，这样同一段距离中ε1与ε2的比例不同，加和的结果也不同。电容式液位计测量时，加设ε1>ε2，那么当液位升高时，ε1占据的比例增大而ε2占据的比例减小，两个电极之间的总的介电常数值也就会随之增大，而电容量也就会相应增加，通过对电容量增加值的测算就可以得到液位高度值。

1.5充气枪

进气接头通过进气管(图中未画出)气泵相连，压缩空气进入枪体手柄内部的管道。当操作者没有握动扳机时，活动阀在恢复弹簧的作用下，紧靠右边，刚好堵住进气口，活动阀处于关闭状态。当操作者握动扳机时,顶杆推动活动阀向右移动，进气口打开，活动阀处于导通状态，压缩空气通过枪体里的气道进入加气管，此时，如果与汽车轮胎连通，便可进行充气了。与此同时，枪管里的压缩空气也推动活塞向右移动，活塞右端的测压弹簧的弹簧力与相应的气体压力相平衡。活塞的位移反映了气体压强的大小。活塞移动时，与活塞连为一体的位移杆带动容栅动尺在定尺上滑动，产生电信号，经电路转换、放大、标定和液晶数显电路专用集成芯片在液晶数显窗上显示此时充气压力的大小。当气压显示接近要求时，松开扳机，活动阀在恢复弹簧的作用下向左移动，气源被切断，此时，液晶数显窗上显示轮胎内压力的大小。如果胎内压力不够，可握动扳机继续充气。如果胎内压力超过要求值，可松开扳机,按动放气阀将多余的气放掉，直到胎内压力符合要求为止。