成都信息工程（成都信工学院）：电子工业出版社《传感器与检测技术》教学资源（PPT课件）第3章变阻抗式传感器原理与应用（3.3）电容式传感器

3.3.1 电容式传感器的工作原理 3.3.2 电容式传感器主要性能 3.3.3 电容式传感器的特点和设计要点 3.3.4 电容式传感器等效电路 3.3.5 电容式传感器测量电路 3.3.6 电容式传感器的应用 3.3.7 容栅式传感器

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33电容式传感器 331电容式传感器的工作原理 332电容式传感器主要性能 33.3电容式传感器的特点和设计要点 334电容式传感器等效电路 335电容式传感器测量电路 336电容式传感器的应用 337容栅式传感器上一页下一页

3.3 电容式传感器 3.3.1 电容式传感器的工作原理 3.3.2 电容式传感器主要性能 3.3.3 电容式传感器的特点和设计要点 3.3.4 电容式传感器等效电路 3.3.5 电容式传感器测量电路 3.3.6 电容式传感器的应用 3.3.7 容栅式传感器返回上一页下一页

3.3.1电容式传感器的工作原理 1.工作原理及类型 2.变极距型电容传感器 3.变面积型电容传感器 4.变介电常数型电容式传感器上一页下一页

3.3.1 电容式传感器的工作原理 1. 工作原理及类型 2. 变极距型电容传感器 3. 变面积型电容传感器 4. 变介电常数型电容式传感器返回上一页下一页

1.工作原理及类型 es 8as C δ 极板相对覆盖面积 δ—极板间距离; 相对介电常数真空介电常数电容极板间介质的介电常数上一页下一页

1. 工作原理及类型 C S S r = =      0 S ——极板相对覆盖面积； δ ——极板间距离； εr——相对介电常数； ε0——真空介电常数，； ε ——电容极板间介质的介电常数。 δ S ε 返回上一页下一页

变极距(δ）型: (a)、(e) 变面积型(S)型: (b)、(c)、(d)、(f)、(g) （h）变介电常数(ε )型: （i）～(l) 返回上一页下一页

2.变极距型电容传感器初始电容c &8 s 若极距缩小△d △d C0(1+ 8.8 S C=Cn+△C= d-△d △d △d 非线性关系 d 若△d/d<1时,则式(3.3.3)可简化为 △d最大位移应小于间距的10 0d差动式改善其非线性上一页下一页

2. 变极距型电容传感器 d s C r  0 0 = 2 0 0 0 0 1 (1 ) 1        −  + =  − = −  = +  = d d d d C d d C d d s C C C r   非线性关系若△d/d<<1时，则式（3.3.3）可简化为 d d C C C  = 0 + 0 若极距缩小△d 最大位移应小于间距的1/10 差动式改善其非线性初始电容返回上一页下一页

3.变面积型电容传感器当动极板相对于定极板沿着长度方向平移时,其电容变化量化为 △C=(0-C506,mb60,(a-△x) b e8.b△x d d d △C与△x间呈线性关系上一页下一页

3. 变面积型电容传感器当动极板相对于定极板沿着长度方向平移时，其电容变化量化为 d b x d a x b d ab C C C r r r  = −   = − = −       0 0 0 0 ( ) △C与△x间呈线性关系返回上一页下一页

电容式角位移传感器当0=0时 8.8 s 均0时 6 E0E,(1 动极板 C =C-C 定极板传感器电容量C与角位移θ间呈线性关系上一页下一页

电容式角位移传感器 0 0 0 0 d s C r   =       0 0 0 0 (1 ) C C d C r = − − = 当θ=0时当θ≠0时传感器电容量C与角位移θ间呈线性关系返回上一页下一页

4.变介电常数型电容式传感器初始电容 2ICH D 电容与液位的关系为 H C=27+12(=28+28=8C+20-B D D D D ln ln 电容式液位传感器例题上一页下一页

4. 变介电常数型电容式传感器 d D h C d D h d D H d D H h d D h C ln 2 ( ) ln 2 ( ) ln 2 ln 2 ( ) ln 2 1 0 1 1         − = + − = + − = + d D H C ln 2 0  初始电容 = 电容式液位传感器电容与液位的关系为：返回上一页下一页例题

L C=C+C=8 b E(Lo-D)+E,L 当L=0时,传感器的初始电容c=5La5L-bn 当被测电介质进入极板间L深度后,引起电容相对变化量为 △CC-C0(En2-1)L 电容变化量与电介质移动量L呈线性关系上一页下一页

0 1 0 2 1 2 0 0 ( ) d L L L C C C b r r    − + = + = 当L=0时，传感器的初始电容 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 d L b d L b C r    = = 当被测电介质进入极板间L深度后，引起电容相对变化量为 0 2 0 0 0 ( 1) L L C C C C C r − = − =   电容变化量与电介质移动量L呈线性关系返回上一页下一页

332电容式传感器主要性能 1.静态灵敏度被测量缓慢变化时传感器电容变化量与引起其变化的被测量变化之比 2.非线性上一页下一页

3.3.2 电容式传感器主要性能 1. 静态灵敏度被测量缓慢变化时传感器电容变化量与引起其变化的被测量变化之比 2. 非线性返回上一页下一页

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