第五章 电容式传感器
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电容式传感器利用了将非电量转化为电容量的变化来实现对物理量的测量。
用于 位移、振动、角度、加速度、压力、差压、液面测量
可以实现 非接触式测量
电容式传感器工作原理
在实际使用中，常采用两个参数不变，只改变一个参数，将该参数的变化转变为电容量的变化
- 变极板间距的变极距型
- 变极板面积的变面积型
- 变介质介电常数的变介质型
变面积型电容式传感器
电容改变量与位移成线性关系。
电容改变量与角位移呈线性关系
变极距型电容式传感器
板间距在25-200um范围内，而最大位移应小于间距的十分之一，故主要用于微位移测量
单位位移变化所引起的输出电容量变化与d成反比
- 差动结构
- 差动的好处
灵敏度得到一倍的改善
线性度得到改善
变介质型电容式传感器
- 圆筒结构
电容增量与被测液位的高度成线性关系。
电容式传感器的测量电路
调频电路
运算放大器
输出电压与输入位移间存在线性关系
变压器式交流电桥
二极管双T型交流电桥
在负载和电源确定的情况下，输出电压只与电容的差值有关。
脉冲宽度调制电路
适用于变极板距离和变面积式差动电容传感器，且为线性特性
电容式传感器的应用
电容式传感器具有结构简单、耐高温、耐辐射、分辨率高、动态响应好等有点
应用于压力、位移、加速度、厚度、振动、液位等测量中。
使用电容式传感器应注意
减少环境温度、湿度变化
减小边缘效应
减小寄生电容
使用屏蔽电极并接地
电容式压力传感器
电容式位移传感器
电容式加速度传感器
电容式厚度传感器
金属带材在轧制过程中不断前进，如果带材厚度有变化，将导致上下两个电容器的极板间距离发生改变，引起电容量变化。