检测与传感第五章.ppt

上节内容复习 脉冲调制电路的输出波形 a）C1=C2时的波形 b）C1C2时的波形 5.5 电容式传感器的应用 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。 加速度传感器在汽车中的应用 当测得的负加速度值超过设定值时，气囊电控单元据此判断发生了碰撞，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。 汽车气囊的膨胀状态 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 。 如果碰撞传感器安装在侧面，则在侧面碰撞时，侧面气囊膨胀。 汽车气囊对驾驶员的保护作用 3. 电容测厚仪 4. 电容式接近开关 1－被测物 2－上检测极板（或内圆电极） 3－下检测极板（或外圆电极） 4－充填树脂 5－测量转换电路板 6－塑料外壳 7－灵敏度调节电位器RP 8－动作指示灯 9－电缆 UR－比较器的基准电压 工作原理: 电容接近开关的感应板由两个同心圆金属平面电极构成。 当没有被测物体靠近电容接近开关时，由于C1与C2很小，RC振荡器停振。当被测物体朝着电容接近开关的两个同心圆电极靠近时，两个电极与被测物体构成电容C，接到RC振荡回路中，等效电容C等于C1、C2的串联结果。 当C增大到设定数值后，RC振荡器起振。振荡器的高频输出电压uo经二极管检波和低通滤波器，再经直流电压放大电路放大后，Uo1与灵敏度调节电位器RP设定的基准电压UR进行比较。若Uo1超过基准电压时,比较器翻转,输出动作信号(高电平或低电平),从而起到了检测有无物体靠近的目的。 电容式接近开关外形 齐平式 全密封防水式 远距离式（大量程） 电容式接近开关在物位测量控制中的使用演示 电容式接近开关在液位物位测量控制中的使用 电容式接近开关在液位测量控制中的使用 电容式接近开关在物位测量控制中的使用 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。 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（或高电平）。 智能化液位传感器的设定方法： 用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，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 机械式油量表： 电容式油量表示意图 1－油箱 2－圆柱形电容器 3－伺服电动机 4－减速箱 5－油量表 非齐平式 对应的 光柱显示 聚四氟乙烯外套 5. 电容式液位计 设定按钮 超限灯 正常工作指示灯 设定按钮 电源 指示灯 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。 6. 电容式油量表 * * Click to add Title 1 Click to add Title 2 Click to add Title 3 Click to add Title 4 Click to add Title 5 * * 检测与传感技术 第5章 电容式传感器 4. 电容式传感器分类 1. 原理 被测量 电容变化 电压 电流 2. 特点 体积小、非接触 与电感式的区别： 电感多对金属物测量 （抗干扰能力差） 电容对金属、非金属 3. 计算公式 变极距型 变面积型 变介质型 5. 非线性误差 （只有变极距型有非线性误差） 非线性误差消除方法：差动式 ( ) 由于运算放大器的放大倍数非常大，而且输入阻抗Zi很高, 运算放大器的这一特点可以作为电容式传感器的比较理想的测量电路。下图是运算放大器式电路原理图。 2. 运算放大器式电路 图中Cx为电容式传感器电容；Ui是交流电源电压; Uo是输出信号电压; Σ是虚地点。 5.4 电容式传感器的测量电路 式中“-”号表示输出电压Uo的相位与电源电压反相。上式说明运算放大器的输出电压与极板间距离d成线性关系。 如果传感器是一只平板电容，则Cx=εA/d，代入上式，可得： 由运算放大器工作原理可得 ： 【注】：这种测量电路最大的特点在于能够克服变极距型电容传感器的非线性！ 下图是二极管双T形交流电桥电路原理图。e是高频电源，它提供了幅值为U的对称方波，VD1、VD2为特性完全相同的两只二极管，固定电阻R1