[理学]传感器原理与应用 第二版 黄贤武 郑筱霞主编.pptVIP

* 电容元件 非电量 电容量变化 1920~1925 电容传感器用于测量 70~80年代，应用广泛 集成电容传感器 * §3-1 电容式传感器的原理和结构 一、基本工作原理 C —— 电容量，单位：F 法拉 —— 真空介电常数 —— 极板间介质的相对介电常数 A —— 极板的有效面积（m2） —— 两平行极板间的距离（m） 1、平板电容器 * * 二、变间隙型电容传感器 极板上移： 1、基本特性 * 讨论： （1）略去高次项 * （2）考虑二次项 2、有介电层的变间隙型电容传感器 * 3、差动式变间隙型电容传感器 动极板上移： 初始位置时， * 提高一倍 减小 略去高次项： * 三、变面积型电容传感器 差动结构变面积型 板状线位移变面积型 角位移变面积型 筒状线位移变面积型 结构型式 1、板状线位移变面积型 线性 * 线性 线性 3、筒状线位移变面积型 2、角位移变面积型 * 4、差动结构变面积型 ① 扇形平板结构 ② 柱面型结构 * 四、变介质型电容传感器 例: * 例电容式液位传感器 线性 * 应用扩展： 1、基于单片机的汽车油量表的设计 设计要求： 以51单片机为核心处理器，结合电容式传感器的工作原理，设计外围硬件电路（包括测量和显示电路），采集采样信息，并设计软件程序予以实现。 2、设计框图： * §3-2 电容式传感器的测量电路 电容式传感器 测量电路 被测非电量 U、I、f 电容 直放式 外差式 普通交流电桥 耦合电感电桥 变压器电桥 双T二极管交流电桥 交流电桥电路 运算放大器式电路 调频电路 调幅电路 调宽电路 * 一、调频电路 振荡回路固有电容 引线分布电容 传感器电容 1、直放式： * 被测信号 调频信号 鉴频信号 调频电路的优点： 抗干扰能力强 特性稳定 高电平直流信号 易于接口 * 二、双T二极管交流电桥 * 三、运算放大器式电路 * 变间隙型电容传感器： 线性关系 结论：输出电压与动极板的位移d（即极间距离）成线性关系，相位与电源电压相反。 * 四、脉冲宽度调制电路 跳变 触发器翻转 跳变 触发器翻转 * * 变间隙型差动电容传感器： 变面积型差动电容传感器： * 例1 电容测厚传感器在板材轧制装置中的应用 §3-3 电容式传感器的应用 C Cx=C1+C2 * 电容式传感器测钢带厚度