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4.1 电容式传感器的工作原理及类型 4.2 电容式传感器的灵敏度及非线性 4.3 电容式传感器的特点及等效电路 4.4 电容式传感器的设计要点 4.5 电容式传感器的转换电路 4.6 电容式传感器的应用举例 电容式传感器是将被测非电量的变化 转化为电容量的一种传感器。结构简单、 高分辨力、可非接触测量，并能在高温、 辐射和强烈震动等恶劣条件下工作，这是 它独特优点。随着集成电路技术和计算机 技术的发展，促使它扬长避短，成为一种 很有发展前途的传感器。 4.1.1工作原理 4.1.2 类型 一、变极板间距（d）型 三、变介质介电常数型电容传感器 双板式差动电容器 为了克服单极式平行板电容传感器灵敏度K和非线性误差之间的矛盾，可采用差动式结构的电容器，如图所示 4.3电容式传感器的特点及等效电路 4.3.1特点 4.3.2电容传感器等效电路 低频等效电路 传感器电容的阻抗非常大，L和r的影响可忽略 等效电容Ce=C0+Cp， 等效电阻Re≈Rg 高频等效电路 电容的阻抗变小，L和r的影响不可忽略，漏电的影响可忽略 ，其中re≈r 选材、结构、加工工艺 电极：温度系数低的铁镍合金、陶瓷或石英上 喷镀金或银（电极可做得薄，减小边缘效应） 电极支架：选用温度系数小和几何尺寸长期稳定性好，并具有高绝缘电阻、低吸潮性和高表面电阻的材料，例如石英、云母、人造宝石及各种陶瓷等做支架 电介质 ：空气或云母 （介电常数温度系数近为0） 传感器密封，用以防尘、防潮 ，采用差动结构测量电路来减小温度等误差 4.5电容式传感器的转换电路 转换电路的作用和形式 4.5.1调制型电路 一、调频电路 在这类电路中，电容传感器被接在振荡 器的振荡槽路中，当传感器电容C0发生改 变时，其振荡频率f也发生相应变化，实现 由电容到频率的转换。 调频电路的优点：灵敏度高，且为频率输出，易于和数字式仪表及计算机连接。 调频电路的缺点：振荡频率受温度和电缆电容影响大；线路复杂，且不易做得稳定；输出非线形较大。 二、调幅电路 交流电桥法 （1）交流电桥是电容传感器最基本的一种测量电路，如 图所示 变压器式交流桥 二、脉冲调宽型电路 4.6 电容式传感器的应用举例 (1)电容压力传感器 (2)电容式加速度传感器 (3)电容式物位传感器 (4)电容式位移传感器 (3)电容式物位传感器 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。但也可以选择输出为高电平的型号。 电容式油量表 当油箱中注满油时，液位上升，指针停留在转角为?m处。当油箱中的油位降低时，电容传感器的电容量Cx减小，电桥失去平衡，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同时带动RP的滑动臂移动。当RP阻值达到一定值时，电桥又达到新的平衡状态，伺服电动机停转，指针停留在新的位置（? x 处）。 电容式接近开关 被检测物体可以是导电体、介质损耗较大的绝缘体、含水的物体（例如饲料、人体等） ；可以是接地的，也可以是不接地的。 调节接近开关尾部的灵敏度调节电位器，可以根据被测物不同来改变动作距离。 接近开关外形 一、常用的接近开关分类 常用的接近开关有电涡流式（俗称电感接近开关，以下仅以电感接近开关称呼之）、电容式、磁性干簧开关、霍尔式、光电式、微波式 、超声波式等。 电涡流接近开关（电感接近开关）的工作原理 电涡流式接近开关俗称电感接近开关，属于一种开关量输出的位置传感器。它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生交变电磁场的振荡感辨头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电性能良好的金属物体。 电涡流接近开关原理框图 接近开关的术语解释（1） 1.动作（检测）距离: 动作距离是指检测体按一定方式移动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关动作时测得的基准位置到检测面的空间距离。额定动作距离是指接近开关动作距离的标称值。 2.设定距离：指接近开关在实际工作中的整定距离，一般为额定动作距离的0.8倍。被测物与接近开关之间的安装距离一般等于额定动作距离，以保证工作可靠。安装后还须通过调试，然后紧固。? 3.复位距离：接近开关动作后，又再次复位时的与被测物的距离，它略大于动作距离。 4.回差值: 动作距离与复位距离之间的绝对值。回差值越大，对外界的干扰以及被测物的抖动等的抗干扰能力就越强。 接近开关的检测距离与回差 接近开关的术语解释