第五章 电容传感器 本章学习电容传感器的原理 及应用，还涉及压力、液位及流 量的测量方法。 2023/7/16
2023/7/16 1 第五章 电容传感器 本章学习电容传感器的原理 及应用，还涉及压力、液位及流 量的测量方法
第一节 电容式传感器的工作原理 及结构形式 电容传感器的基本理想公式为 EA E0ErA C=e4= d d 上式中，哪几个参量是变量？可以做成哪 几种类型的电容传感器？ 2023/7/16
2023/7/16 2 第一节 电容式传感器的工作原理 及结构形式 上式中，哪几个参量是变量？可以做成哪 几种类型的电容传感器？ 0 A r A C d d = = 电容传感器的基本理想公式为
第一节电容式传感器的工作原理 及结构形式 电容传感器的基本理想公式为 C三 SA 88,A d 改变A、d8三个参量中的任意一个量，均可使 平板电容的电容量C改变。 固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电 容传感器。 2023/7/16
2023/7/16 3 第一节 电容式传感器的工作原理 及结构形式 改变A、d、 三个参量中的任意一个量，均可使 平板电容的电容量C 改变。 固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电 容传感器。 0 A r A C d d = = 电容传感器的基本理想公式为
变面积式电容传感器 2R b) 图a是平板形直线位移式结构，其中极板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日度时，两极板的遮盖面积4就减小，因 丽鬼容量也随之减小。 4
2023/7/16 4 一、变面积式电容传感器 图a是平板形直线位移式结构，其中极板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
变面积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。这一类传感器多用于检测直线位 移、角位移、尺寸等参量。 请画出变面积式电容传感器的输出特性曲线！ 2023/7/16
2023/7/16 5 变面积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。这一类传感器多用于检测直线位 移、角位移、尺寸等参量。 请画出变面积式电容传感器的输出特性曲线！
二、变极距式电容传感器 当动极板受被测物体作用引起位移时， 改变了两极板之间的距离d,从而使电容量 发生变化。 实际使用时，总是使初始极距山尽量 小些，以提高灵敏度，但这也带来了变极 距式电容器的行程较小的缺点。 2023/7116
2023/7/16 6 二、变极距式电容传感器 当动极板受被测物体作用引起位移时， 改变了两极板之间的距离d，从而使电容量 发生变化。 实际使用时，总是使初始极距d0尽量 小些，以提高灵敏度，但这也带来了变极 距式电容器的行程较小的缺点
变极距式电容传感器的特性曲线 △C1 △C2 0△d △d2 b) 结构示意图b)电容量与极板距离的关系 1一定极板2一动极板 从图中可以看到，为了提高灵敏度，应使当4小 些还是大些？当变极距式电容传感器的初始极距较 小时，它的测量范围变大还是变小？ 2023/7/16
2023/7/16 7 变极距式电容传感器的特性曲线 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，它的测量范围变大还是变小？ a） 结构示意图 b）电容量与极板距离的关系 1—定极板 2—动极板
三、变介电常数式 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。 表5-1几种介质的相对介电常数 介质名称 相对介电常数。 介质名称 相对介电常数乓 真空 1 玻璃釉 35 空气 略大于1 SiOz 38 其他气体 1-1.2① 云母 5-8 变乐器油 24 干的纸 2-4 硅油 2-3.5 干的谷物 3-5 聚丙烯 22.2 环氧树脂 3-10 聚苯乙烯 2.4-2.6 高烫陶瓷 10-160 四氟乙烯 2.0 低频陶瓷、压电陶瓷 1000-10000 聚偏二氪乙烯 35 纯净的水 80 2023/7/16
2023/7/16 8 三、变介电常数式 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。 表5-1 几种介质的相对介电常数
变介电常数式电容传感器的用途 根据表5-1，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，哪一种情况下的电容量大？可以用于测量什么 非电量？ 2023/7/16
2023/7/16 9 变介电常数式电容传感器的用途 根据表5-1，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，哪一种情况下的电容量大？可以用于测量什么 非电量？
第二节 电容式传感器的测量转换电路 (调频电路) 调频电路将电容式传感器作为LC振荡器谐振 回路的一部分，当电容传感器工作时，电容C发 生变化，就使振荡器的频率f产生相应的变化。 2πVLC 电容式传感器的调频电路与电涡流传感器有 何区别？式中哪些量是变量？ 20237/16 10
2023/7/16 10 第二节 电容式传感器的测量转换电路 （调频电路 ） 调频电路将电容式传感器作为 LC 振荡器谐振 回路的一部分，当电容传感器工作时，电容Cx 发 生变化，就使振荡器的频率 f 产生相应的变化。 电容式传感器的调频电路与电涡流传感器有 何区别？式中哪些量是变量？ ( ) 0 1 5-2 2 f L C =