第4章 电容传感器.ppt

4.2、 电容式传感器的等效电路 4．3、电容式传感器的测量电路 三、脉冲电路 五、 一般交流电桥电路 六、紧耦合电感臂电桥 七、变压器电桥 九、差动脉冲调宽电路，也称为差动脉冲调制电路 4.4、引起电容传感器测量 误差的因素及改进措施 三、寄生电容与分布电容的影响 四、外界干扰的影响 五、温度对介质的影响 4.5、电容传感器的应用 二、电容测厚传感器在板材轧制中的应用 三、电容式液位计 工作原理 四、电容料位计 五、电容式压力传感器 六、电容式振动、位移测量仪 七、 电容式荷重传感器 6.5 容栅式传感器 2、闭环调幅式容栅传感器原理 3、调相式容栅传感器原理 1、作用：将电容变化转换为阻抗变化，C→Ζ 2、原理：将电容传感器C3作为谐振回路（L2、C2、 C3）中调谐电路的一部分。 初始时，调节C2，使调谐电路共振，输出电压最高。 工作时，非电量变化使电容传感器C3以生变化，使谐振回路失振，偏离谐振点，阻抗相应发生变化，使输电压也发生变化。 3、特点： ①、比较稳定； ②、工作点不易选好，变化范围较窄 ③、传感器与谐振回路要靠近； ④、振荡器的频率要稳定。 1、作用：将电容变化转换为电流输出，C→Ip, 2、原理： 1）开关K打向1,电容传感器Cχ接通电源正充电，其变化路径为：E＋→D4→m→D2→CX→R1→E－ 充电电压为 2）、K打向2，设计CX经同样大小的放电， 放电路径为→D1→m→D3→R2→2→CX－ 充、放电的平均电流IP为： 3、特点： 1）、传感器电容要小； 2）、充、放电电路的时间常数要相等； 3）充电要充足，放电要放尽； 4）、转换开关K的动作频率f要大。 四、运算放大器电路 1、作用：将电容变化转换为电 压变化。C→U0 2、原理：CX―传感器电容； C―固定电容； ―为虚地 3、特点：该电路的最大特点是 能克服变极距型电容传感器的非线性。 1、作用：将电容变化转换为阻抗变化。 C→Z 2、原理： 当负责阻抗ZL→∞时，电桥输出电压为为 当传感器电容变化时，电桥失去平衡，输出电压为 3、特点： 1）要求供桥电压的幅值和频率都要很稳定； 2）要求放大器的输入阻抗ZL很高。 3）要求供桥电源的频率为被测信号最高频率的5～10倍。 4）应采用稳定性好、增益高的窄带放大器作为后接放大器。 1、作用：将电容变化转换为阻抗变化。 C→Z 2、原理： 电桥输出的一般表达式为 紧耦合电桥与不耦合电桥的灵敏度如图4-21所示 3、特点：抗干扰性好，稳定性好。 1、作用：将电容变化转换为阻抗变化。 C→Z 2、原理： 当电桥负载ZL→∞ 时，输出电压为 如果C1、C2为差动式变极距型电容传感器。 如果C1、C2为差动式变面积型电容传感器， 3、特点：变压器电路对传感器无线性要求 八、二极管T交流电桥电路 1、作用：利用电容放电原理将ΔC→IL→U0 2、原理：UE是对称方波高频交流电源 1）、正半周时，设电源UE上正下负，二极管D1在短路，D2开路，C1在短时内充电，C2初始电压为UE，这是一阶动态电路。可得出C2上的电流为 负半周时电容C1的平均电流IC1为 在负载RL上输出的电压平均值为 3、特点： ①、线路简单，可全部放在探头内，大大缩短电容引线，减少寄 生电容的影响； ②、二极管D1、D2工作在高电平下，因而非线性失真小； ③、电源频率、幅值直接影响其灵敏度，因此要求它们高度稳定 ④、输出电压较高； ⑤、输出阻抗与R1、R2同数量级（1――100KΩ），与电容C1、C2 无关； ⑥、输出信号的前沿时间由RL决定。如RL＝1KΩ，则上升沿时间为 20μs可用于动态测量； ⑦、要求电源UE、RL、C1、C2一端同时在一点接地。 1、作用：利用电容充电将电容变化转换为电压输出。 2、原理： 电路如图4—24示。由两个电压比较器A1、A2，一个双稳态触发器和两个充放电回路R1、C1，R2、C2组成。R1＝R2＝R、C1、C2为差动式电容传感器。 1）、当接通电源后，如Q端（A点）为高电平，端（B点）为低电平，则触发器通过R1向C1充电 2）、B高→D止→UB经R2向C2充电（下＋上－），→使G点电位上升→当G点电位UG＝Uг时→比较器A2产生脉冲→使FF翻转→A为高电平，B为低电平。 对变极距型电容传感器 对面积型电容传感器 3、特点： ①、对电容感器无线性要求； ②、无须解调电路，(因为电源频率不高)； ③、电源频率大小对输出电压无影响 ； ④、对输出矩形波纯度要求不高。 一、温度对电容器结构尺寸的影