(3.2.6)--测试3-5机械工程测试技术基础.ppt

第五节第五节 电容式传感器电容式传感器一工作原理：一工作原理：将被测量的变化转换成电容的变化。将被测量的变化转换成电容的变化。平行平板电容器平行平板电容器：极距变化型极距变化型C差动式差动式面积变化型：面积变化型：角位移型角位移型 线位移型线位移型圆柱体线位移型圆柱体线位移型如图3-23特点：特点：输入输出成线性关系；输入输出成线性关系；灵敏度相对较小灵敏度相对较小；适用于较大直线位移及角位移的测量。适用于较大直线位移及角位移的测量。介质变化型：介质变化型：如图3-24液位测量液位测量。介质温度，湿度或介质温度，湿度或厚度测量；厚度测量；二电容传感器的测量电路二电容传感器的测量电路交流电桥直流极化电路谐振电路调频电路运算放大器电路 三电容传感器的特点优点优点：温度稳定性好；温度稳定性好；结构简单，适应性强；结构简单，适应性强；动态响应好；动态响应好；可以实现非接触测量，具有平均效应。可以实现非接触测量，具有平均效应。缺点：缺点：输出阻抗高，负载能力差；输出阻抗高，负载能力差；寄生电容大；寄生电容大；措施：措施：驱动电缆技术驱动电缆技术；缩短距离，集成技术；缩短距离，集成技术。输出的非线性。输出的非线性。四、影响电容传感器精度的因素四、影响电容传感器精度的因素1、温度、温度2、漏电阻的影响、漏电阻的影响3、边缘效应与寄生参量的影响、边缘效应与寄生参量的影响五、应用举例五、应用举例电容测厚仪电容测厚仪轧辊轧辊工作极板工作极板被测带材被测带材 电容测厚仪是用来测量金属带材在轧制过程中的电容测厚仪是用来测量金属带材在轧制过程中的厚度的。厚度的。它的变换器就是电容式厚度传感器，其工作原理它的变换器就是电容式厚度传感器，其工作原理如上图所示。在被测带材的上下两边各置一块面积相如上图所示。在被测带材的上下两边各置一块面积相等，与带材距离相同的极板，这样极板与带材就形成等，与带材距离相同的极板，这样极板与带材就形成两个电容器（带材也作为一个极板）。把两块极板用两个电容器（带材也作为一个极板）。把两块极板用导线连接起来，就成为一个极板，而带材则是电容器导线连接起来，就成为一个极板，而带材则是电容器的另一个极板，其总电容为的另一个极板，其总电容为C=C1+C2。金属带材在轧制过程中不断前进，如果带材的厚金属带材在轧制过程中不断前进，如果带材的厚度发生变化，将引起它与上下两个极板间距变化。如度发生变化，将引起它与上下两个极板间距变化。如果把总电容作为交流电桥的一个臂，电容的变化引起果把总电容作为交流电桥的一个臂，电容的变化引起电桥不平衡输出，经过放大、检波、滤波，最后在仪电桥不平衡输出，经过放大、检波、滤波，最后在仪表上显示出带材的厚度。这种测厚仪的优点是带材的表上显示出带材的厚度。这种测厚仪的优点是带材的振动不影响测量精度。振动不影响测量精度。