1、第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器新鄉(xiāng)學院機電工程學院新鄉(xiāng)學院機電工程學院第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器電容式接近開關電容式接近開關電容式指紋傳感器電容式指紋傳感器電容式變送器電容式變送器差壓傳感器各種電容式傳感器示例各種電容式傳感器示例第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器各種電容式傳感器示例各種電容式傳感器示例飛機油量檢測飛機油量檢測炸彈炸彈延時延時起爆起爆電容電容式加式加速度速度傳感傳感器器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器各種電容式傳感器示例各種電容式傳感器示例傳感傳感單元單元電子單元電子單元硅微電容硅微電容傳感器器傳感器器第四章第

2、四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器d0rSSCdd第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器0rSSCdd第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器，0 0 SCd0rSCd0 ，0(1/ )CC C第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器0 x ，0abCd0 x ，00()1xb axbCCxddxCaxCx第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器0(1/)CC 01xxCCa0CK 0CKa 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器10002DDlnLC

3、000121lnxLxxCCDLD D1D0Lx第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器變介質(zhì)型傳感器變介質(zhì)型傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器1222122lnlnhhhCRRrr112122ln;hCRhRrhhr、是 同 心 圓 的 半 徑12CCC第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器121211122122lnln22lnlnCCChhhRRrrhhRRrr22lnhARr122lnKRr1CAK h第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器解：解：pFmmpFrrHC46.415ln2.1)/85.8(2ln2120minpFpFrrHCr

4、07.872.146.41ln2120maxLmmHdV6.2352.14)5.0(422LpFLpFpFVCCK/19.06.23546.4107.87minmax第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器010101103.6CCSCCCdd001101;SSCCdd第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器0rssCdd 00sCd初始電容初始電容0ddd0CCC 當當 減小減小 時時 電容電容 C C 增加增加 dC0dddC0d d0 0d dCCC0第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器01d d23000001()()CddddCdddd0001ddCdCd0001CsCdddd00sC

5、d第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器00CdCd01.0dd0200CCSKdddv 傳感器靈敏度傳感器靈敏度0*100%ddv 非線性誤差非線性誤差第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器00sCd0200CCSKdddv 傳感器靈敏度傳感器靈敏度0*100%ddv 非線性誤差非線性誤差第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器1020;SCddSCdd 上下兩部分的初始電容：上下兩部分的初始電容：00SCd上移上移 后后：d23100001dddCCddd23200001dddCCddd展開：展開：第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器12300022C

6、CCddCdd002CdCd320001 0 0 %dddddd第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器002CdCd320001 0 0 %dddddd第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器變極距變極距( (）型）型: (a): (a)、(e) (e) 變面積型變面積型(S)(S)型型: (b): (b)、(c)(c)、(d)(d)、(f)(f)、(g) (g) （h h） 變介電常數(shù)變介電常數(shù)( () )型型: : （i i）(l) (l) 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器例例 已知：平板電容傳感器極板間介質(zhì)為空氣，極板已知：平板電容傳感器極板間介質(zhì)為空氣，極板面積面積S= =S= =

7、（ ）cmcm2 2 ，間隙，間隙d d0 0=0.1mm=0.1mm。求電容初始。求電容初始電容值；若由預裝配關系，兩極板間不平行，一側間電容值；若由預裝配關系，兩極板間不平行，一側間隙為隙為d d0 0，而另一側間隙為，而另一側間隙為d d0 0+b+b（b=0.01mmb=0.01mm）。求此時）。求此時傳感器電容值。傳感器電容值。aa22第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器解：初始電容值如圖所示，兩極板不平行時電容值 pFdSdScr37.3501. 06 . 32200pFIndbInbaxabddxabdbaaxabdadxcrarar7 .33) 11 . 001. 0(001

8、. 06 . 322) 1()(0200000第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器電容式傳感器的等效阻抗為：電容式傳感器的等效阻抗為：222222211PPCSPPRRCZRjLRCRC激勵電源角頻率激勵電源角頻率第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器222222211PPCSPPRRCZRjLRCRCR RS S很小，很小，R RP P很大很大, ,均可忽略。電路的等效容抗為均可忽略。電路的等效容抗為：222EE2200111111/122jLCLCj Ljj Cj Cj CCCCCLCffffLC式中：；E22E

9、0EE01111/1132CCCCLCCCfffCCfCC相對變化量為相對變化量為：激勵電源頻率激勵電源頻率電路諧電路諧振頻率振頻率第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器E22E0EE01111/11,32CCCCLCCCfffCCfCC一般情況下電容的相對變化量為電容的相對變化量為：第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 電容式傳感器的電容非常?。娙菔絺鞲衅鞯碾娙莘浅Ｐ。╬FpF）級的，需要用專）級的，需要用專門的電路進行轉換，成比例地將它變成電壓、電流或頻門的電路進行轉換，成比例地將它變成電壓、電流或頻率信號供給或遠傳給后續(xù)裝置顯示、記錄及運算等。率信號供給或遠傳給后續(xù)裝置顯示、記錄及運

10、算等。第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器初始阻抗設計成：初始阻抗設計成：1423ZZZZ31SC1234ZEUZ+ZZZZZZS C1112122311242ZZE =EU111ZZZZZZZZZZZZ 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器令：令：為傳感器阻抗相對變化為傳感器阻抗相對變化量量1Z,Z12A,ZZ為測量電橋的橋臂比為測量電橋的橋臂比1A2K221A112ZZZZ為橋臂系數(shù)為橋臂系數(shù)S C1122212ZEU11ZZZAEK EAZZ 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器1ZZ阻抗、電容及位移等的相對變化阻抗、電容及位移等的相對變化量之

11、間有量之間有：111ZCdZCd橋臂比橋臂比A A、橋臂系數(shù)橋臂系數(shù)K K以及交流激勵以及交流激勵電源都是復數(shù)：電源都是復數(shù)：121122jjjZeZAaeZZe12ZaZ11 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器jAae12ZaZ11 AK( , )21Ajkef ak和12K( ,)12cosakfaaa2122(1) sinarctan(,)2(1) cosafaaa第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器2K12 cosakaaS CUK EKjke12ZaZ11 1a 12ZZ第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器212(1)sinarctan2(1)cosaaaS CUK EKjk

12、e12ZaZ11 01a 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器2K12 cosakaaS CUK EKjke12ZaZ11 212(1)sinarctan2(1)cosaaa1,0a0.25,0kS C0 .2 5UE第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器2K12 cosakaaS CUK EKjke12ZaZ11 212(1)sinarctan2(1)cosaaa1,0a0.25,0kS C0 .2 5UE第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器2K12 cosakaaS CUK EKjke12ZaZ11 212(1)sinarctan2(1)cosaaa1,90a0.5,0kS C0 .5

13、UE第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器2K12 cosakaaSCUKEKjke12ZaZ11 212(1)sinarctan2(1)cosaaa1,90a0.5,0kS C2 * 0 . 5UEE第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器交流電橋的多種形式交流電橋的多種形式第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器R2D1D2ABR1C1C2USCMUrN+-+QQRS雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器A2A1P第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器BA高低11RC 通過向充電MU電位上升MUUsrU當時，為高NRUUrU， 為低BA低高第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器當當C C1 1=C=C2 2

14、時時當當C C1 1CC2 2時時第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器當當C C1 1=C=C2 2時時當當C C1 1CC2 2時時SCUAB=U -U11122112 APBPTUUTTTUUTT1111122211ln;ln rrUUTRCTR CUUUU第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器12SC112U CCUCC=第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器12SC112U CCUCC=SC10U dUd第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器12SC112U CCUCC=第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器CxC0EUSCI0IxI000 xSCxxIEj CIUj CII 0 S

15、CxCUEC 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器CxC0EUSCI0IxI0 SCxCUEC xSCd0 SCC dUES 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器0 SCC dUES CxC0EUSCI0IxI0112scC dUES X00=CC第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 高壓側高壓側進氣口進氣口低壓側低壓側進氣口進氣口電子線電子線路位置路位置內(nèi)部不銹鋼膜片的位置內(nèi)部不銹鋼膜片的位置第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 PLPH第四章第四章 電容式傳感器電容式

16、傳感器 dxd0CACLCHC0PHPLCACLCHC0C0CA第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 dxd0CACLCHC0PHPLCACLCHC0C0CA000;ALLAALAC CCCC CCCCC00AHAC CCCC第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 Rbadbd0實線為球冠型固定實線為球冠型固定電極電極002lnbdCRdLHLHLHAPPkPPbaalnTbaalnPPTC1144222222第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 00;ALAC CCCC00AHAC CCCC002lnbdCRd1AHLCkPP121112LHSCLHCCCCUUUCCCC0011SCHL

17、ACCUUUPPCkAHLHLAAHLAAAAAAHLCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC020220202200000 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 a)a)測振幅測振幅 b) b)測軸回轉精度和軸心偏擺測軸回轉精度和軸心偏擺0 SCC dUES 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 2lnxxhCDdDd0 0hx第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 Dd檢測電路檢測電路測定電極測定電極儲罐儲罐0 01 1hx10lnxxkhCDd（）第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 第四章第四章 電容式傳感器電容式傳感器 西門子推出的西門子推出的“ID MouseID Mouse” ” 鼠標。鼠標上端安有指尖傳感鼠標。鼠標上端安有指尖傳感器，一旦指紋被識別，使用者器，一旦指紋被識別，使用者就可