电容式传感器概述.ppt

项目项目(xingm)二二 电容式传感器电容式传感器【项目目标与要求】【项目目标与要求】知识目标：知识目标：1掌握电容传感器的结构和工作原理；掌握电容传感器的结构和工作原理；2了解电容式传感器的应用情况。了解电容式传感器的应用情况。4掌握电容式传感器的实用电路掌握电容式传感器的实用电路技能要求：技能要求：1学会用电容式传感器测量位移；学会用电容式传感器测量位移；2学会电容测厚仪的使用；学会电容测厚仪的使用；3学会电容接近开关学会电容接近开关(kigun)的设计方法与应用电路。的设计方法与应用电路。2023/2/92023/2/91第一页，共46页。项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器项目项目项目项目(xingm)(xingm)引入引入引入引入 电容传感器可用来测量直线位移、角位移，振动振幅(可测至的微小振幅)，尤其适合测量高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量，还可用来测量压力、差压力、液位、料面、粮食中的水分含量、非金属材料的涂层、油膜厚度、测量电介质的湿度、密度、厚度等等。在自动检测和控制系统中也常常用来作为位置信号发生器。当测量金属表面状况、距离尺寸、振动振幅时，往往采用单电极式变极距型电容传感器，这时被测物是电容器的一个电极，另一个电极则在传感器内。电容式传感器是利用电容器的原理将被测非电量转换为电容量的变化，实现非电量到电量的转化。根据电容器变化的参数不同，电容传感器可以分为：变间隙(jin x)式、变面积式和变介电常数式2023/2/92023/2/92第二页，共46页。Page 32023/2/9项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器项目项目项目项目(xingm)(xingm)引入引入引入引入 测厚仪作为一种在线测量板材厚度的高精密仪器，在整个轧机的厚控系统中占着非常(fichng)重要的地位。它为轧机的AGC系统提供实时厚度偏差信号，信号的准确度与分辨力直接影响了压扎板材的厚度质量。第三页，共46页。第一节第一节 电容式传感器的工作电容式传感器的工作(gngzu)(gngzu)原理及结构形式原理及结构形式项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备电容电容(dinrng)(dinrng)传感器的基本理想公传感器的基本理想公式为式为 改变改变A A、d d、三个参量中的任意一个量，均可使平板电容的电容量三个参量中的任意一个量，均可使平板电容的电容量C C 改改变。变。固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电容传感器。固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电容传感器。2023/2/92023/2/94第四页，共46页。电容式传感元件的各种结构电容式传感元件的各种结构(jigu)形式形式项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备电容式传感器传感元件电容式传感器传感元件(yunjin)(yunjin)第五页，共46页。一、变面积一、变面积(min j)式电容传感器式电容传感器项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备 图a是平板形直线位移式结构，其中(qzhng)极板1可以左右移动，称为动极板。极板2固定不动，称为定极板。图b是同心圆筒形变面积式传感器。外圆筒不动，内圆筒在外圆筒内作上、下直线运动。图c是一个角位移式的结构。极板2的轴由被测物体带动而旋转一个角位移 度时，两极板的遮盖面积A就减小，因而电容量也随之减小。第六页，共46页。变面积变面积(min j)式电容传感器的特性式电容传感器的特性 变面积式电容传感器的输出特性是线性的，灵敏度是常数。变面积式电容传感器的输出特性是线性的，灵敏度是常数。这一类传感器多用于检测这一类传感器多用于检测(jin c)直线位移、角位移、尺寸等参直线位移、角位移、尺寸等参量。量。项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第七页，共46页。二、变极距式电容二、变极距式电容(dinrng)传感器传感器 项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第八页，共46页。二、变极距式电容二、变极距式电容(dinrng)传感器传感器 当当动动极极板板受受被被测测物物体体作作用用引引起起位位移移时时，改改变变了了两两极极板板之之间间的的距距离离d，从从而而使使电电容容量量发发生生变变化化。实实际际使使用用时时，总总是是使使初初始始极极距距d0尽尽量量(jnling)小小些些，以以提提高高灵灵敏敏度度，但但这也带来了变极距式电容器的行程较小的缺点。这也带来了变极距式电容器的行程较小的缺点。项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第九页，共46页。变极距式电容传感器的特性变极距式电容传感器的特性(txng)曲线曲线 a）结构）结构(jigu)示意图示意图 b）电容量与极板距）电容量与极板距离的关系离的关系1定极板定极板 2动极板动极板 从图中可以看到，为了提高灵敏度，应使当d0小些还是大些？当变极距式电容传感器的初始极距d0较小时(xiosh)，它的测量范围变大还是变小？项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第十页，共46页。为为提提高高灵灵敏敏度度和和线线性性度度，克克服服电电源源电电压压、环环境境温温度度变变化化等等外外界界条条件件影影响响，常采用差动式电容传感器常采用差动式电容传感器上下两极板是固定极板，中间极板是活动极板上下两极板是固定极板，中间极板是活动极板未未开开始始测测量量时时将将活活动动极极板板调调整整在在中中间间位位置置，两两边边(lingbin)(lingbin)电电容容相相等等。测量时，中间极板向上或下平移，就会引起电容量的上增下减或反之。测量时，中间极板向上或下平移，就会引起电容量的上增下减或反之。差动式结构差动式结构(jigu)12S差动平板式电容差动平板式电容(dinrng)传感传感器结构器结构项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第十一页，共46页。项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第十二页，共46页。例例:解：解：1）2）S1*S2*C=100*5*0.01=5格格 一一电电容容测测微微仪仪，其其传传感感器器的的圆圆形形极极板板半半径径r=4mm，工工作作初初始始间间隙隙d，介电常数，介电常数=8.8510-12F/m，试求：，试求：1)工工作作中中，若若传传感感器器与与工工件件的的间间隙隙减减小小量量d=2m,电电容容变变化化量量是是多多少少?2)若若测测量量电电路路的的灵灵敏敏度度S1=100mv/PF,读读数数(dsh)仪仪表表的的灵灵敏敏度度S2=5格格/mv,当当d=2m,时，读数时，读数(dsh)仪表示值变化多少格仪表示值变化多少格?项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第十三页，共46页。常用变介质常用变介质(jizh)(jizh)型电容传感器的结构型式如下图所示。型电容传感器的结构型式如下图所示。用途：用途：测量测量(cling)(cling)纸张、绝缘薄膜等的厚度纸张、绝缘薄膜等的厚度测量测量(cling)(cling)粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体介质的湿度粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体介质的湿度项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备三、变介电常数式三、变介电常数式 第十四页，共46页。三、变介电常数三、变介电常数(ji din chn sh)式式 表表4-14-1几种介质的相对几种介质的相对(xingdu)(xingdu)介电介电常数常数项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备 因为各种介质的相对介电常数不同，所以在电容器两极板间插因为各种介质的相对介电常数不同，所以在电容器两极板间插入不同介质时，电容器的电容量也就不同。入不同介质时，电容器的电容量也就不同。第十五页，共46页。变介电常数变介电常数(ji din chn sh)式电容传感器的用途式电容传感器的用途 根据根据(gnj)表表4-1，分析不同介质对变介电常数电容器的影，分析不同介质对变介电常数电容器的影响。在电容器两极板间插入干的纸和潮湿的纸时，哪一种情况响。在电容器两极板间插入干的纸和潮湿的纸时，哪一种情况下的电容量大？下的电容量大？项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第十六页，共46页。电电容容传传感感器器的的特特点点：电电容容量量小小，变变化化更更小小（PF级级）。理理论论上上，交交流流电电桥桥可可作作为为电电容容传传感感器器的的测测量量电电路路，但但由由于于电电容容及及变变化太小，不易化太小，不易(b y)实现。实现。电桥电路电桥电路调频电路调频电路谐振电路谐振电路运算放大器式电路运算放大器式电路脉冲宽度调制电路脉冲宽度调制电路第二节第二节 电容式传感器的测量电容式传感器的测量(cling)转换电路转换电路 项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第十七页，共46页。UCr1C（a）RRU0（c）UCr1Cr2U0LLCr1（b）CU0UCCr2项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第二节第二节 电容式传感器的测量转换电路电容式传感器的测量转换电路(dinl)(dinl)（电桥电路（电桥电路(dinl)(dinl)）第十八页，共46页。另两个臂是紧耦合电感臂的电桥具有另两个臂是紧耦合电感臂的电桥具有另两个臂是紧耦合电感臂的电桥具有另两个臂是紧耦合电感臂的电桥具有(jyu)(jyu)较较较较高的灵敏度和稳定性，且寄生电容影响极小、高的灵敏度和稳定性，且寄生电容影响极小、高的灵敏度和稳定性，且寄生电容影响极小、高的灵敏度和稳定性，且寄生电容影响极小、大大简化了电桥的屏蔽和接地，适合于高频电大大简化了电桥的屏蔽和接地，适合于高频电大大简化了电桥的屏蔽和接地，适合于高频电大大简化了电桥的屏蔽和接地，适合于高频电源下工作。源下工作。源下工作。源下工作。Cr1Cr2U0U（d）变压器电桥使用元件最少，桥路内阻最小，因此目前变压器电桥使用元件最少，桥路内阻最小，因此目前变压器电桥使用元件最少，桥路内阻最小，因此目前变压器电桥使用元件最少，桥路内阻最小，因此目前(mqin)(mqin)较多采用。较多采用。较多采用。较多采用。项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第二节第二节 电容式传感器的测量转换电路电容式传感器的测量转换电路 （电桥电路电桥电路 ）第十九页，共46页。电桥电桥(din qio)的输出为一调幅波，经放大、相敏解调、滤波后获得输的输出为一调幅波，经放大、相敏解调、滤波后获得输出。出。第二节第二节 电容式传感器的测量电容式传感器的测量(cling)(cling)转换电路转换电路 （电桥电路（电桥电路 ）项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第二十页，共46页。传传感感器器电电容容是是振振荡荡器器谐谐振振回回路路的的一一部部分分。当当输输入入量量使使传传感感器器电电容容量量发发生生变变化化时时，振振荡荡器器的的振振荡荡频频率率发发生生变变化化。频频率率的的变变化化经经过过鉴鉴频频器器变变为为电电压压变化，再经过放大后由记录变化，再经过放大后由记录(jl)器记录器记录(jl)或显示仪表指示。或显示仪表指示。项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第二节第二节 电容式传感器的测量转换电容式传感器的测量转换(zhunhun)(zhunhun)电路电路 （调频电路（调频电路 ）第二十一页，共46页。特点：特点：电路比较灵敏；工作点不易选好，且变化范围窄；电路比较灵敏；工作点不易选好，且变化范围窄；连接电缆杂散电容对电路的影响大；连接电缆杂散电容对电路的影响大；为提高测量精度，振荡器的频率要求为提高测量精度，振荡器的频率要求(yoqi)具有很高的稳定性具有很高的稳定性电电容容传传感感器器的的电电容容Cx作作为为谐谐振振电电路路(或或)调调谐谐电容的一部分。电容的一部分。此此谐谐振振回回路路通通过过电电感感耦耦合合，从从稳稳定定的的高高频频振振荡器获得振荡电压。荡器获得振荡电压。当当传传感感器器的的电电容容Cx发发生生变变化化，谐谐振振回回路路的的阻阻抗抗也也发发生生相相应应变变化化，并并被被转转换换成成整整流流器器电电流流的变化。的变化。该电流经过放大、检波即可得到输出。该电流经过放大、检波即可得到输出。为为了了获获得得较较好好的的线线性性，一一般般工工作作(gngzu)点点应应选选择择在在谐谐振振曲曲线线一一边边最最大大振振幅幅的的70附附近的准线性区域内。近的准线性区域内。项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第二节第二节 电容式传感器的测量转换电路电容式传感器的测量转换电路 （谐振电路谐振电路 ）第二十二页，共46页。运算运算(yn sun)放大器式电路原理图放大器式电路原理图特点特点(tdin)能将变间隙电容式传感器的非线性特性转换为线性关能将变间隙电容式传感器的非线性特性转换为线性关系系项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第二节第二节 电容式传感器的测量转换电路电容式传感器的测量转换电路 （运放电路运放电路 ）第二十三页，共46页。脉冲宽度脉冲宽度(kund)调制电路调制电路 利用对传感器电容的利用对传感器电容的利用对传感器电容的利用对传感器电容的充放电使电路输出充放电使电路输出充放电使电路输出充放电使电路输出(shch)(shch)脉冲的宽度随传脉冲的宽度随传脉冲的宽度随传脉冲的宽度随传感器电容量的变化而变化。感器电容量的变化而变化。感器电容量的变化而变化。感器电容量的变化而变化。C1C1、C2C2传感器的差传感器的差传感器的差传感器的差 动电容动电容动电容动电容(dinrng)(dinrng)；UrUr参考电压。参考电压。参考电压。参考电压。电压比较器电压比较器A1、A2双稳态触发器双稳态触发器电容充放电回路电容充放电回路常用于差动式电容传感器常用于差动式电容传感器项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第二节第二节 电容式传感器的测量转换电路电容式传感器的测量转换电路 (脉宽调制脉宽调制电路电路 ）第二十四页，共46页。第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备 电容器的容量受三个因素影响，即：极距电容器的容量受三个因素影响，即：极距x、相对面积、相对面积A 和和极间介电常数极间介电常数。固定。固定(gdng)其中两个变其中两个变 量，电容量量，电容量C 就是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。达到非电量电测的目的。第二十五页，共46页。6.5 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（差动电容式压力传感器）（差动电容式压力传感器）项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第二十六页，共46页。差动式电容差动式电容(dinrng)加速度传感器结构图加速度传感器结构图 第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式加速度传感器）（电容式加速度传感器）项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第二十七页，共46页。当当传传感感器器壳壳体体随随被被测测对对象象沿沿垂垂直直方方向向作作直直线线加加速速运运动动时时，质质量量块块在在惯惯性性空空间间中中相相对对静静止止，两两个个固固定定电电极极将将相相对对于于质质量量块块在在垂垂直直方方向向产产生生大大小小正正比比于于被被测测加加速速度度的的位位移移。此此位位移移使使两两电电容容的的间间隙隙发发生生变变化化，一一个个(y)增增加加，一一个个(y)减减小小，从从而而使使C1、C2产产生生大大小小相相等等、符符号号相相反反的的增增量量，此此增增量量正正比比于于被被测测加加速速度。度。电电容容式式加加速速度度传传感感器器的的主主要要特特点点是是频频率率响响应应快快和和量量程程范范围围大大，大大多多采采用用空空气气或其它气体作阻尼物质。或其它气体作阻尼物质。第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式加速度传感器）（电容式加速度传感器）项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第二十八页，共46页。加速度传感器在汽车加速度传感器在汽车(qch)中的应用中的应用 装有传感器的假装有传感器的假人人(ji rn)气囊气囊(qnng)(qnng)项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备 加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速负加速度值超过设定值时度值超过设定值时，微处理器据此判断发生了碰撞，于是就启动轿车前部，微处理器据此判断发生了碰撞，于是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。部。第二十九页，共46页。汽车气囊汽车气囊(qnng)的保护作用的保护作用项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备 使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时，经控制系统使气囊统使气囊(qnng)(qnng)迅速充气迅速充气 。第三十页，共46页。项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备汽车气囊对驾驶员的保护汽车气囊对驾驶员的保护(boh)作用作用第三十一页，共46页。电容式传感器电容式传感器下图是改变极板间介质的电容式传感器的一种应用，用于测量液位高低下图是改变极板间介质的电容式传感器的一种应用，用于测量液位高低(god)，其结构原理图如下：，其结构原理图如下：式中：式中：C0由传感器的基本尺寸由传感器的基本尺寸 决定的初始电容值；决定的初始电容值；空气空气(kngq)介电常数。介电常数。第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式液位传感器）（电容式液位传感器）项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第三十二页，共46页。被测介质被测介质(jizh)的介电常数为的介电常数为1，液液面面高高度度为为 h,变变换换器器总总高高度度为为H,内内筒筒外外径径为为 d,外筒内径为外筒内径为 D则此时变换器电容值为：则此时变换器电容值为：项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备可见可见(kjin)，变换器的电容增量，变换器的电容增量C正比于被正比于被测液位高度测液位高度h。第三节第三节 电容式传感器的应用（电容式液位传感器）电容式传感器的应用（电容式液位传感器）第三十三页，共46页。电容式液位传感器不仅能测量腐蚀性液体，还能测量粉尘和固体颗粒，电容式液位传感器不仅能测量腐蚀性液体，还能测量粉尘和固体颗粒，可用于制药、化工、食品等行业。如啤酒罐装机酒位测控可用于制药、化工、食品等行业。如啤酒罐装机酒位测控(c kn)、奶制品、奶制品生产线液位测控生产线液位测控(c kn)、制药厂反应罐、油箱液位测量等。、制药厂反应罐、油箱液位测量等。选用带同轴接地管全绝缘探头。选用带同轴接地管全绝缘探头。电容式液位传感器不仅能测量腐蚀性液体，还能测量粉尘和固体颗粒，电容式液位传感器不仅能测量腐蚀性液体，还能测量粉尘和固体颗粒，可用于制药、化工、食品等行业。如啤酒罐装机酒位测控可用于制药、化工、食品等行业。如啤酒罐装机酒位测控(c kn)、奶制品、奶制品生产线液位测控生产线液位测控(c kn)、制药厂反应罐、油箱液位测量等。、制药厂反应罐、油箱液位测量等。选用带同轴接地管全绝缘探头。选用带同轴接地管全绝缘探头。项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式液位传感器）（电容式液位传感器）第三十四页，共46页。第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式液位传感器）（电容式液位传感器）项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第三十五页，共46页。第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式液位传感器）（电容式液位传感器）项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第三十六页，共46页。电容(dinrng)测厚传感器是用来对金属带材在轧制过程中厚度的检测，其工作原理是在被测带材的上下两侧各置放一块面积相等，与带材距离相等的极板，这样极板与带材就构成了两个电容(dinrng)器C1、C2。把两块极板用导线连接起来成为一个极，而带材就是电容(dinrng)的另一个极，其总电容(dinrng)为C1+C2，如果带材的厚度发生变化，将引起电容(dinrng)量的变化，用交流电桥将电容(dinrng)的变化测出来，经过放大即可由电表指示测量结果。项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式测厚传感器）（电容式测厚传感器）第三十七页，共46页。电容测厚传感器是用来对金属带材在轧制过程中厚度的检测，其工作原理是在被测带材的上下两侧各置放一块面积相等(xingdng)，与带材距离相等(xingdng)的极板，这样极板与带材就构成了两个电容器C1、C2。把两块极板用导线连接起来成为一个极，而带材就是电容的另一个极，其总电容为C1+C2，如果带材的厚度发生变化，将引起电容量的变化，用交流电桥将电容的变化测出来，经过放大即可由电表指示测量结果。第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式测厚传感器）（电容式测厚传感器）项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第三十八页，共46页。差动式电容测厚仪系统差动式电容测厚仪系统(xtng)组成框图组成框图 项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式测厚传感器）（电容式测厚传感器）第三十九页，共46页。聚四氟乙烯外套聚四氟乙烯外套(wito)(wito)项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式液位（电容式液位计）计）棒状电极（金属管）外面包裹聚四氟乙烯套管，当棒状电极（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。的电容变大。第四十页，共46页。第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用(yngyng)(yngyng)（电容式液位限位传感器）（电容式液位限位传感器）项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备 液位限位传感器与液位变送器的区别在于：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，而是给出开关它不给出模拟量，而是给出开关(kigun)(kigun)量。量。当液位到达设定值时，它输出低电平。但也可以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。选择输出为高电平的型号。第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用第四十一页，共46页。液位限位传感器的设定液位限位传感器的设定(sh dn)(sh dn)设定设定(sh(sh dn)dn)按钮按钮电容式传感器电容式传感器项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备 智能化液位传感器的设定智能化液位传感器的设定方法十分简单：用手指压住设方法十分简单：用手指压住设定按钮，当液位达到设定值时，定按钮，当液位达到设定值时，放开按钮，智能仪器就记住该放开按钮，智能仪器就记住该设定。正常使用时，当水位高设定。正常使用时，当水位高于该点后，即可发出报警信号于该点后，即可发出报警信号和控制信号。和控制信号。第四十二页，共46页。第三节第三节 电容式传感器的应用（电容式接近电容式传感器的应用（电容式接近(jijn)(jijn)开关）开关）项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备 被检测物体可以是导电体、含水的物体（例如饲料、被检测物体可以是导电体、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变(gibin)动作距离。动作距离。第四十三页，共46页。项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备电容式接近电容式接近(jijn)(jijn)开关在物位测量控制中的使用开关在物位测量控制中的使用第四十四页，共46页。全密封防水全密封防水(fn(fn shu)shu)式式远距离式（大量远距离式（大量(dling)(dling)程）程）电容式传感器电容式传感器项目四项目四项目四项目四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识知识知识知识(zh shi)(zh shi)准备准备准备准备第三节第三节 电容式传感器的应用（电容式传感器的应用（电容式接近开关）电容式接近开关）第四十五页，共46页。1、有一变极距型电容传感器，两极板的重合面积为、有一变极距型电容传感器，两极板的重合面积为8cm2，两极板间的，两极板间的距离距离(jl)为为1mm，已知空气的相对介电常数为，试计算该传感器的位，已知空气的相对介电常数为，试计算该传感器的位移灵敏度。移灵敏度。2、一电容测微仪，其传感器的圆形极板半径、一电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r=4mm，工作初始间隙，工作初始间隙，问：，问：（1）工作时，如果传感器与工作的间隙变化量）工作时，如果传感器与工作的间隙变化量=1m时，电容变时，电容变化量是多少？化量是多少？（2）如果测量电路的灵敏度）如果测量电路的灵敏度S1=100mV/pF，读数仪表的灵敏度，读数仪表的灵敏度S2=5格格/mV，在，在=1m时，读数仪表的指示值变化多少格？时，读数仪表的指示值变化多少格？电容式传感器作业题电容式传感器作业题项目项目项目项目(xingm)(xingm)四四四四 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器知识准备知识准备知识准备知识准备第四十六页，共46页。