第2章位移检测传感器之电容式课件.pptxVIP

;电容式位移传感器：是利用电容量的变化来测量线位移或角位移的装置。;1、 电容式位移传感器工作原理;由上式可知，电容量C是几何参数δ和S及介电常数ε 的函数，任何一个参数发生变化时，都会引起电容量的变化，如果保持其中两个参数不变，而仅改变其中一个参数时，就可把该参数的变化转换为电容量的变化，通过基本转换电路就可转换为电量输出。;电容式传感器;3、 电容式位移传感器的使用方式;（一）变极距型电容位移传感器;（一）变极距型电容位移传感器;设动极板未移动时极板间距（初始极距）为δ0 则初始电容量： 当动极板上移，极距δ0减小△δ，传感器的电容量;略去高次非线性项，得电容的相对变化量为：;非线性误差与Δδ/δ0有关。其表达式为：;变极距型电容位移传感器小结;δ１ б２;定极板 动极板;差动式电容位移传感器;动极板上移时：;17;18;非线性误差减小;5月2日第二大节结束;变面积型电容位移传感器可用于线位移测量，也可用于角位移测量。 根据不同需要采用平板型极板、圆筒型极板或锯齿型极板 这类传感器输入/输出具有线性特性;;(b)角位移变面积型;可见ΔS与ΔC的变化呈线性关系，故其灵敏度为常数：;（1）线位移型;θ;θ;初始电容为C0（当位移x=0时，动极 板1和定极板2完全相互覆盖时）：;;变介质电容式液位传;变介质电容式液位传;厚度传感器;设极板形状为长方形，面积为S,两极板间的距离为d；被测物的 厚度为δ;δ;（四）容栅式电容位移传感器;（四）容栅式电容位移传感器;（四）容栅式电容位移传感器;（四）容栅式电容位移传感器;（四）容栅式电容位移传感器;容栅式传感器它在具有电容式传感器优点的同时，又具有多极电容带来的平均效应，分辨力高，提高了抗干扰能力、提高了测量精度(可达5um)、极大地扩展了量程(可达1m)，适宜进行大位移测量，对刻划精度和安装精度要求可有所降低，是一种很有发展前途的传感器。;1、电容位移传感器的屏蔽和接地问题 传感器的初始电容量很小，而极板与周围物体、各种仪器、电缆以至人体都会发生电容联系，产生附加电容，称为寄生电容。这些寄生电???较大，与传感器电容相并联，改变了电容传感器的电容量，一方面降低量传感器的灵敏度，另一方面这些寄生电容（如电缆电容）常常是随机变化的，从而导致了电容位移传感器特性的不稳定，影响测量精度。 措施：为了解决此问题，通常对电容位移传感器及其引线采取屏蔽措施，将传感器放在金属壳内，接地应安全可靠。;2. 电容式位移传感器的绝缘 电容位移传感器的一般比较小，如果电源频率 不高，则传感器本身的容抗就会相当大，具有如此 大内阻的电容位移传感器，通常的绝缘电阻只能视 为电容位移传感器的旁路电阻，我们称之为漏电阻。若绝缘材料性能不佳，绝缘电阻随环境温度和湿度 而变化，还会使电容位移传感器的输出产生缓慢的 零位漂移。 解决方法：绝缘材料应具有高的绝缘电阻、低的膨 胀系数、几何尺寸的长期稳定性和低的吸潮性，常 用的材料有玻璃、石英等，使用时要进行表面密封。;课堂练习;14、电容式传感器的电容量是其极板面积、（ ）、和极板间介质的介电常数的函数。（练一）;14、电容式传感器的电容量是其极板面积、（ 极板间隙 ）、和极板间介质的介电常数的函数。;35、画出变极距型电容位移传感器测量线位移的原理示意图，并分析小位移测量的灵敏度。(单元一）;（一）变极距型电容位移传感器;设动极板未移动时极板间距（初始极距）为δ0;略去高次非线性项，得电容的相对变化量为：;15、把电容式位移传感器做成差动形式，即可以提高测量（ ），又可以使零点附近工作特性的线性度得到改善。（模拟二）;15、把电容式位移传感器做成差动形式，即可以提高测量（ 灵敏度 ），又可以使零点附近工作特性的线性度得到改善。;4、电容式测厚仪应用的传感器属于（模拟三） A.容栅式电容传感器 B.变极距型电容传感器 C.变介质型电容传感器 D.变极板面积型电容传感器;4、电容式测厚仪应用的传感器属于 C.变介质型电容传感器;15、变极距型电容位移传感器只有在（ ）测量时，其灵敏度才为常数。;15、变极距型电容位移传感器只有在（小位移）测量时，其灵敏度才为常数。;31、某变极距型位移传感器的极板直径为 D=10mm,极板间介质的相对介电常数εr=500,空气介电常数ε0=8.85x10-12F/m。当极板间的初始距离δ0=5mm 时，求在微小位移测量时该传感器的灵敏度。（模拟五）;传感器的灵敏度为：;4、下列电容式位移传感器中，测量范围最大的是。 （密押一） A. 变极板面积型 B.变极距型 C.变介质型 D.容栅式;4、下列电容式位移传感器中，测量范围最大的是。 （密