1、概概 述述 應(yīng)用實(shí)例（應(yīng)用實(shí)例（電容測(cè)深度、角度電容測(cè)深度、角度）ATM專(zhuān)用人體專(zhuān)用人體接近傳感器接近傳感器是一種用于檢測(cè)人體接近的控制器是一種用于檢測(cè)人體接近的控制器件件, , 可準(zhǔn)確探知附近人物的靠近，是目前作為可準(zhǔn)確探知附近人物的靠近，是目前作為防盜防盜報(bào)警報(bào)警和和狀狀態(tài)檢測(cè)態(tài)檢測(cè)的最佳選擇。的最佳選擇。采用微電路芯片作程控處理，具有較高探測(cè)靈敏度和觸發(fā)可采用微電路芯片作程控處理，具有較高探測(cè)靈敏度和觸發(fā)可靠性，探測(cè)與控制合二為一，守候功耗低，開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出，靠性，探測(cè)與控制合二為一，守候功耗低，開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出，直接觸發(fā)報(bào)警錄像。探測(cè)人體接近距離遠(yuǎn)近可調(diào)，可調(diào)節(jié)半直接觸發(fā)報(bào)警錄像。探測(cè)人體接

2、近距離遠(yuǎn)近可調(diào)，可調(diào)節(jié)半徑為徑為( (約約)0-5)0-5米。米。對(duì)觸摸屏性能影響最為深遠(yuǎn)的技術(shù)改變要算是從對(duì)觸摸屏性能影響最為深遠(yuǎn)的技術(shù)改變要算是從電阻式電阻式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移至移至電容式電容式觸摸屏技術(shù)。觸摸屏技術(shù)。20112011年前，近年前，近25%25%的觸摸屏手機(jī)將由電阻式轉(zhuǎn)移至電容式觸的觸摸屏手機(jī)將由電阻式轉(zhuǎn)移至電容式觸摸屏。摸屏。 方法一：支持多點(diǎn)觸摸的必然是電容屏手機(jī)。（由于多點(diǎn)觸方法一：支持多點(diǎn)觸摸的必然是電容屏手機(jī)。（由于多點(diǎn)觸摸需要系統(tǒng)軟件的支持，所以不支持多點(diǎn)觸摸的也有可能還摸需要系統(tǒng)軟件的支持，所以不支持多點(diǎn)觸摸的也有可能還是電容屏。是電容屏。 方法二：有觸摸筆的必定是是電阻

3、屏手機(jī)方法二：有觸摸筆的必定是是電阻屏手機(jī) 方法三：用指甲可以觸控的是電阻屏手機(jī)。方法三：用指甲可以觸控的是電阻屏手機(jī)。 電容屏觸控工作方式：其觸摸屏由一塊四層復(fù)合玻璃屏電容屏觸控工作方式：其觸摸屏由一塊四層復(fù)合玻璃屏構(gòu)成，并在表面貼上一層透明的特殊金屬導(dǎo)電物質(zhì)。構(gòu)成，并在表面貼上一層透明的特殊金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)手指觸摸在觸摸屏上時(shí)，由于人體電場(chǎng)和觸摸屏表面當(dāng)手指觸摸在觸摸屏上時(shí)，由于人體電場(chǎng)和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接形成以一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。這個(gè)電流分別從

4、觸摸屏四角上的這個(gè)電流分別從觸摸屏四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流正比，控制器通過(guò)對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置信息。位置信息。 電阻屏觸控工作方式：電阻觸摸屏的屏體是一塊多層復(fù)合薄膜，電阻屏觸控工作方式：電阻觸摸屏的屏體是一塊多層復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層導(dǎo)電層由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有一層導(dǎo)電層(ITO膜膜)，上面再蓋有一層經(jīng)過(guò)硬化處理、光滑防刮的塑料層。上面再蓋有一層經(jīng)過(guò)硬化處理、光滑防刮的塑料

5、層。它的內(nèi)表面也涂有一層它的內(nèi)表面也涂有一層ITO，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)小(小小于千分之一英寸于千分之一英寸)的透明隔離點(diǎn)把它們隔開(kāi)。的透明隔離點(diǎn)把它們隔開(kāi)。當(dāng)手指接觸屏幕時(shí)，兩層當(dāng)手指接觸屏幕時(shí)，兩層ITO發(fā)生接觸，電阻發(fā)生變化，在發(fā)生接觸，電阻發(fā)生變化，在X和和Y兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號(hào)，控制器根據(jù)檢測(cè)到的電阻變化來(lái)計(jì)算接兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號(hào)，控制器根據(jù)檢測(cè)到的電阻變化來(lái)計(jì)算接觸點(diǎn)的觸點(diǎn)的XY坐標(biāo)，再依照這個(gè)坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作；坐標(biāo)，再依照這個(gè)坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作；因此這種技術(shù)必須是要使用硬物施力到屏幕上，因此這種技術(shù)必須是要使用硬物施力到屏幕上， 才能獲得觸控效

6、果。才能獲得觸控效果。 電容式壓力變送器電容式壓力變送器電容式差壓傳感器電容式差壓傳感器電容式接近開(kāi)關(guān)電容式接近開(kāi)關(guān)4.1 4.1 電容傳感器工作原理電容傳感器工作原理v 電容式傳感器是將被測(cè)非電量變化成電容量的變化。電容式傳感器是將被測(cè)非電量變化成電容量的變化。0rssC 電容傳感器工作原理可以用平板電容說(shuō)明：電容傳感器工作原理可以用平板電容說(shuō)明：4.1 4.1 電容傳感器工作原理和類(lèi)型電容傳感器工作原理和類(lèi)型01r0rssC 0r改變式中改變式中S S 極板極板面積，面積，稱(chēng)稱(chēng)變面積型變面積型電容傳感器電容傳感器 極板極板距離，距離，稱(chēng)稱(chēng)變極距型變極距型電容傳感器電容傳感器 介電常數(shù)，介電

7、常數(shù)，稱(chēng)稱(chēng)變介質(zhì)型變介質(zhì)型電容傳感器電容傳感器其中：其中： 真空介電常數(shù)真空介電常數(shù) 空氣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)近似為空氣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)近似為電容式傳感器電容式傳感器極距型極距型面積型面積型介質(zhì)型介質(zhì)型變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器變面積型變面積型電容電容傳感器傳感器變介質(zhì)型變介質(zhì)型電容電容傳感器傳感器當(dāng)分母當(dāng)分母 1 C0。 傳輸線的電感傳輸線的電感 L0、電阻電阻 R（小）；（小）； 極板等效漏電阻極板等效漏電阻 Rg； 低頻時(shí)低頻時(shí)Xc 大，大，L、R 可忽略；高頻時(shí)可忽略；高頻時(shí) Xc 小，小，L、R不可忽略，不可忽略， 工作頻率工作頻率10MHz以上要考慮電纜電感以上要考慮電纜

8、電感L的影響，這時(shí)相當(dāng)有一的影響，這時(shí)相當(dāng)有一 LC串聯(lián)電路，有一個(gè)諧振頻率串聯(lián)電路，有一個(gè)諧振頻率f0，當(dāng)，當(dāng) f = f0時(shí)串聯(lián)諧振阻抗最時(shí)串聯(lián)諧振阻抗最小，系統(tǒng)無(wú)法工作。小，系統(tǒng)無(wú)法工作。 解決的方法解決的方法: :v屏蔽屏蔽電容轉(zhuǎn)換元件，消除靜電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)；電容轉(zhuǎn)換元件，消除靜電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)；v前級(jí)緊靠轉(zhuǎn)換元件裝在同一殼體內(nèi)避免前級(jí)緊靠轉(zhuǎn)換元件裝在同一殼體內(nèi)避免信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸；v 驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)，驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)，連接電纜采用雙層屏蔽，內(nèi)屏蔽與被屏蔽的導(dǎo)線的連接電纜采用雙層屏蔽，內(nèi)屏蔽與被屏蔽的導(dǎo)線的電位相同，（跟隨器）使傳輸電纜與內(nèi)屏蔽層等電位，屏蔽線上有隨傳電位相同，（跟

9、隨器）使傳輸電纜與內(nèi)屏蔽層等電位，屏蔽線上有隨傳感器信號(hào)變化的電壓（所以稱(chēng)驅(qū)動(dòng)電纜），從而感器信號(hào)變化的電壓（所以稱(chēng)驅(qū)動(dòng)電纜），從而消除芯線對(duì)內(nèi)層屏蔽層消除芯線對(duì)內(nèi)層屏蔽層的容性漏電的容性漏電減小寄生電容的影響。內(nèi)外屏蔽之間的電容是放大器負(fù)載。減小寄生電容的影響。內(nèi)外屏蔽之間的電容是放大器負(fù)載。F驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)是一種等電位屏蔽驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)是一種等電位屏蔽方法。這一方法可在方法。這一方法可在10m距離距離不不影響傳感器性能，保證電容影響傳感器性能，保證電容 1pF時(shí)也能正常工作。提高電容傳感時(shí)也能正常工作。提高電容傳感器穩(wěn)定性。器穩(wěn)定性。 電容傳感器中電容值變化都很微小，必須通過(guò)測(cè)量電路電容傳感器

10、中電容值變化都很微小，必須通過(guò)測(cè)量電路將電容變化轉(zhuǎn)換為電流、電壓、頻率的變化。將電容變化轉(zhuǎn)換為電流、電壓、頻率的變化。變壓器式交流電橋變壓器式交流電橋測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng) 電容傳感器為電容傳感器為 兩個(gè)橋臂為差動(dòng)形式兩個(gè)橋臂為差動(dòng)形式 12,C C120212ZZUUZZ111Zj c120212CCUUCC221Zj c代入：代入：4.3 4.3 測(cè)量電路測(cè)量電路 2) 2) 電橋電路電橋電路交流電橋的輸出電壓為交流電橋的輸出電壓為2) 2) 電橋電路電橋電路 002UUv 將上式帶入后，輸出電壓與位移變化成理想線性關(guān)系將上式帶入后，輸出電壓與位移變化成理想線性關(guān)系10sC20sC極板在中間位置

11、時(shí)極板在中間位置時(shí)動(dòng)片上移時(shí)兩電容分別變化為動(dòng)片上移時(shí)兩電容分別變化為120,0CC U120212CCUUCC120212CCUUCC交流電橋的多種形式交流電橋的多種形式3) 3) 二極管雙二極管雙T T型電路型電路 UE 高頻對(duì)稱(chēng)方波電源，高頻對(duì)稱(chēng)方波電源，D1、D2 二極管，特性相同；二極管，特性相同； C1、C2傳感器差動(dòng)電容；傳感器差動(dòng)電容；R1、R2 為固定電阻，為固定電阻，RL負(fù)載。負(fù)載。 一個(gè)周期內(nèi)一個(gè)周期內(nèi)RL 上的平值電壓為上的平值電壓為 12122(2)()()()LRLLEELR RRUR U f ccMU f ccRR一個(gè)周期內(nèi)負(fù)載一個(gè)周期內(nèi)負(fù)載 RL 上輸出電壓上輸

12、出電壓 URL與電容的差值與電容的差值 (C1-C2) 成正比。成正比。 式中：式中：M 為常數(shù)；為常數(shù)； UE 、 f 為電源電壓幅值和頻率。為電源電壓幅值和頻率。 工作原理分析工作原理分析 t 0 電路接通，電路接通，C1充電至充電至UC1= UE ；121212()0,0;,0RLERLRLUMU f cccc Ucc U雙雙T型電路型電路動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà) 3）二極管雙）二極管雙T型電路型電路 負(fù)載上電流負(fù)載上電流 ：IL= I1（放電）（放電）+ I2（電源）（電源） t = t2 ，UE正半周，正半周，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止截止 C1 = C2時(shí)時(shí) IL = IL 大小相等方向相反大小相等

13、方向相反 一個(gè)周期內(nèi)負(fù)載電阻上電壓平均值為一個(gè)周期內(nèi)負(fù)載電阻上電壓平均值為 t = t1 ，UE負(fù)半周，負(fù)半周， D1截止，截止，D2導(dǎo)通導(dǎo)通 負(fù)載上電流負(fù)載上電流 ：IL = I1（電源）（電源）+ I2（放電）（放電）4 4）差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路）差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路 電電路路原原理理框框圖圖 電路組成電路組成 A1、A2比較器；比較器；FF 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器作輸出雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器作輸出; VD1、VD2與電阻與電阻 R1 、R2組成充放電回路；組成充放電回路；Uf 參考直流電壓，與參考直流電壓，與C、 D電壓比較電壓比較; 電容電容Cx1、Cx2為傳感器差動(dòng)電容。為傳感器差動(dòng)電容。波形圖波形圖 1212

14、0111121212ABTTTTUUUUUUTTTTTT4. 差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路 4. 4. 差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路 120112CCUUCC120112SSUUSS120112UU12120111121212ABTTTTUUUUUUTTTTTT5. 5. 運(yùn)算放大器式電路運(yùn)算放大器式電路 C0 固定電容，固定電容， Cx 傳感器電容，傳感器電容， 設(shè)設(shè)K為理想運(yùn)放，為理想運(yùn)放，a為虛地；設(shè)開(kāi)環(huán)放大器有高的輸入阻抗為虛地；設(shè)開(kāi)環(huán)放大器有高的輸入阻抗0/xCs00iIUj c0 xxIUj c輸入輸入輸出輸出000iCUUs 0,0,ixkIII 00ixCUUC 對(duì)于單

15、極板平板電容器傳感器，輸出電壓對(duì)于單極板平板電容器傳感器，輸出電壓U0與機(jī)械位移與機(jī)械位移成線性關(guān)系，解決了單電容的非線性關(guān)系問(wèn)題。成線性關(guān)系，解決了單電容的非線性關(guān)系問(wèn)題。 輸出輸出6 6調(diào)頻電路調(diào)頻電路 諧振曲線諧振曲線 調(diào)頻測(cè)量電路把電容傳感器作為振蕩器諧振回路的調(diào)頻測(cè)量電路把電容傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分，當(dāng)輸入被測(cè)信號(hào)使電容發(fā)生變化時(shí)，振蕩一部分，當(dāng)輸入被測(cè)信號(hào)使電容發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的振蕩頻率發(fā)生變化。器的振蕩頻率發(fā)生變化。12fLC由于系統(tǒng)是非線性的，必須加入由于系統(tǒng)是非線性的，必須加入鑒頻器鑒頻器將頻率變化轉(zhuǎn)將頻率變化轉(zhuǎn)化換為電壓的變化。化換為電壓的變化。4.4 4.4

16、電容式傳感器的應(yīng)用舉例電容式傳感器的應(yīng)用舉例 結(jié)構(gòu)：球型、平面型差動(dòng)電容傳感器結(jié)構(gòu)：球型、平面型差動(dòng)電容傳感器電容傳感器盒膜片結(jié)構(gòu)電容傳感器盒膜片結(jié)構(gòu)PP 1）電容式壓力傳感器）電容式壓力傳感器1 1）電容式壓力傳感器）電容式壓力傳感器 球型結(jié)構(gòu)：球型結(jié)構(gòu)： 金屬?gòu)椥阅て饘購(gòu)椥阅て瑒?dòng)片（測(cè)動(dòng)片（測(cè)量膜）；兩個(gè)玻璃球面上量膜）；兩個(gè)玻璃球面上鍍有金屬鍍有金屬定片；膜片左定片；膜片左右兩側(cè)充滿(mǎn)硅油。右兩側(cè)充滿(mǎn)硅油。 工作過(guò)程：工作過(guò)程： 兩室分別承受低壓兩室分別承受低壓PL和高和高壓壓PH，硅油能將壓差傳，硅油能將壓差傳遞到測(cè)量膜片。遞到測(cè)量膜片。HLPPP電容傳感器盒膜片結(jié)構(gòu)電容傳感器盒膜片結(jié)

17、構(gòu)1 1）電容式壓力傳感器）電容式壓力傳感器CP 當(dāng)當(dāng)PH = PL時(shí)時(shí)C1 = C2；膜片處于中間位置，；膜片處于中間位置， 當(dāng)有差壓作用時(shí)，測(cè)量膜片產(chǎn)生形變：當(dāng)有差壓作用時(shí)，測(cè)量膜片產(chǎn)生形變： PH PL時(shí)，膜片向時(shí)，膜片向PL彎曲，彎曲，C1 C2， PH C2； 前極電路將這種電容變化通過(guò)電路轉(zhuǎn)換，前極電路將這種電容變化通過(guò)電路轉(zhuǎn)換， 變?yōu)殡妷夯螂娏鞯淖兓優(yōu)殡妷夯螂娏鞯淖兓?HLPPP1 1）電容式壓力傳感器）電容式壓力傳感器 工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制中，膜片式壓力計(jì)是最常用的一種，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制中，膜片式壓力計(jì)是最常用的一種，電容膜片壓力傳感器分為：電容膜片壓力傳感器分為： 計(jì)示壓力計(jì)（

18、表壓），計(jì)示壓力計(jì)（表壓），絕對(duì)壓力計(jì)，絕對(duì)壓力計(jì)，壓差計(jì)。壓差計(jì)。計(jì)示壓力計(jì)（表壓）計(jì)示壓力計(jì)（表壓） 以以大氣大氣為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)，測(cè)管道、箱內(nèi)、罐中壓力測(cè)管道、箱內(nèi)、罐中壓力計(jì)計(jì)示示壓壓力力計(jì)計(jì)（表壓）（表壓）1 1）電容式壓力傳感器）電容式壓力傳感器 絕對(duì)壓力計(jì)絕對(duì)壓力計(jì) 以絕對(duì)以絕對(duì)真空真空為基準(zhǔn)，測(cè)量蒸發(fā)罐、反應(yīng)罐中的壓力；為基準(zhǔn)，測(cè)量蒸發(fā)罐、反應(yīng)罐中的壓力； 壓差計(jì)壓差計(jì) 測(cè)兩個(gè)壓力的差值測(cè)兩個(gè)壓力的差值絕對(duì)壓力計(jì)絕對(duì)壓力計(jì)傳感器傳感器基準(zhǔn)基準(zhǔn)接大氣接大氣低壓閥低壓閥高壓閥高壓閥選通閥選通閥管道管道傳感器傳感器接真空接真空低壓閥低壓閥高壓閥高壓閥管道管道反應(yīng)罐反應(yīng)罐計(jì)示壓力計(jì)（表壓）

19、計(jì)示壓力計(jì)（表壓） 絕對(duì)壓力計(jì)絕對(duì)壓力計(jì) 1）電容式壓力傳感器）電容式壓力傳感器基準(zhǔn)基準(zhǔn)2 2）電容板材在線測(cè)厚儀）電容板材在線測(cè)厚儀 電容測(cè)厚儀用于測(cè)量金屬帶材在軋制過(guò)程中的厚度變化電容測(cè)厚儀用于測(cè)量金屬帶材在軋制過(guò)程中的厚度變化帶材是電容的動(dòng)極板，總電容帶材是電容的動(dòng)極板，總電容 C1+C2 作為橋臂。作為橋臂。帶材只是上下波動(dòng)時(shí)帶材只是上下波動(dòng)時(shí) Cx = C1+C2 總的電容量不變；總的電容量不變； 帶材的厚度變化使電容帶材的厚度變化使電容 Cx 變化。變化。采用變壓器式輸出電橋電路。采用變壓器式輸出電橋電路。或用集成運(yùn)放電路輸出與帶材厚度關(guān)系為：或用集成運(yùn)放電路輸出與帶材厚度關(guān)系為：

20、000SCUUhs 2 2）電容板材在線測(cè)厚儀）電容板材在線測(cè)厚儀 3 3）電容傳感器稱(chēng)重、測(cè)振動(dòng)位移、加速度）電容傳感器稱(chēng)重、測(cè)振動(dòng)位移、加速度 電容式稱(chēng)重傳感器電容式稱(chēng)重傳感器F3 3）電容傳感器稱(chēng)重、測(cè)振動(dòng)位移、加速度）電容傳感器稱(chēng)重、測(cè)振動(dòng)位移、加速度 測(cè)振動(dòng)位移測(cè)振動(dòng)位移3 3）電容傳感器稱(chēng)重、測(cè)振動(dòng)位移、加速度）電容傳感器稱(chēng)重、測(cè)振動(dòng)位移、加速度 質(zhì)量塊（動(dòng)極板）質(zhì)量塊（動(dòng)極板）aC1C2m 測(cè)加速度測(cè)加速度4 4） 電容傳聲器原理電容傳聲器原理PC機(jī)上的麥克風(fēng)是一個(gè)電容傳聲器機(jī)上的麥克風(fēng)是一個(gè)電容傳聲器由振動(dòng)膜片、鋼性極板、電源和負(fù)載組成。由振動(dòng)膜片、鋼性極板、電源和負(fù)載組成。當(dāng)

21、膜片受到聲波的壓力，并隨著壓力的大小和頻率的不同而當(dāng)膜片受到聲波的壓力，并隨著壓力的大小和頻率的不同而振動(dòng)時(shí)，膜片極板之間的電容量就發(fā)生變化。振動(dòng)時(shí)，膜片極板之間的電容量就發(fā)生變化。與此同時(shí)極板上的電荷隨之變化，從而使電路中的電流也相與此同時(shí)極板上的電荷隨之變化，從而使電路中的電流也相應(yīng)變化，負(fù)載電阻上也就有相應(yīng)的電壓輸出，完成應(yīng)變化，負(fù)載電阻上也就有相應(yīng)的電壓輸出，完成聲電轉(zhuǎn)換聲電轉(zhuǎn)換。 4 4）電容傳聲器原理）電容傳聲器原理計(jì)算機(jī)中一般使用的是計(jì)算機(jī)中一般使用的是駐極體駐極體電容傳聲器，電容傳聲器，工作原理和電容傳聲器相同，它采用一種工作原理和電容傳聲器相同，它采用一種聚聚四氟乙烯材料作為

22、振動(dòng)膜片四氟乙烯材料作為振動(dòng)膜片。這種材料經(jīng)特。這種材料經(jīng)特殊電處理后表面被永久地駐有殊電處理后表面被永久地駐有極化電荷極化電荷，從，從而取代了電容傳聲器的極板，故名為駐極體而取代了電容傳聲器的極板，故名為駐極體電容傳聲器。電容傳聲器。5 5）力平衡式加速度傳感器）力平衡式加速度傳感器 力平衡式傳感器系統(tǒng)是先將力平衡式傳感器系統(tǒng)是先將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成力或力矩被測(cè)量轉(zhuǎn)換成力或力矩, ,然后用然后用反饋力與它平衡反饋力與它平衡，可測(cè)加速度、角速度、壓力變量等。，可測(cè)加速度、角速度、壓力變量等。2012200( )2sSS 力平衡式傳感器屬力平衡式傳感器屬慣性慣性系統(tǒng)，是典型的二階機(jī)械系統(tǒng)，固有系統(tǒng)，是

23、典型的二階機(jī)械系統(tǒng)，固有頻率頻率和阻尼比和阻尼比決定于慣性元件的阻尼系數(shù)和彈性系數(shù)，慣決定于慣性元件的阻尼系數(shù)和彈性系數(shù)，慣性元件的傳遞函數(shù)為：性元件的傳遞函數(shù)為： 5 5）力平衡式加速度傳感器）力平衡式加速度傳感器 目前力平衡式傳感器系統(tǒng)主要應(yīng)用于超低頻、低加速目前力平衡式傳感器系統(tǒng)主要應(yīng)用于超低頻、低加速度測(cè)量，是度測(cè)量，是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中不可缺少的關(guān)鍵元件。中不可缺少的關(guān)鍵元件。因?yàn)橐驗(yàn)榧铀俣燃铀俣仁俏矬w唯一是物體唯一不依賴(lài)外部參照物不依賴(lài)外部參照物的運(yùn)動(dòng)參量的運(yùn)動(dòng)參量。 在導(dǎo)彈的慣性系統(tǒng)平臺(tái)上，沿三個(gè)坐標(biāo)安在導(dǎo)彈的慣性系統(tǒng)平臺(tái)上，沿三個(gè)坐標(biāo)安裝三只力平衡系統(tǒng)式加速度傳感器，可

24、分裝三只力平衡系統(tǒng)式加速度傳感器，可分別測(cè)出三個(gè)軸向的加速度。別測(cè)出三個(gè)軸向的加速度。通過(guò)積分器計(jì)算機(jī)求出三個(gè)軸向的通過(guò)積分器計(jì)算機(jī)求出三個(gè)軸向的速度速度和和位移位移，確定運(yùn)動(dòng)物體在空間的坐標(biāo)位置，確定運(yùn)動(dòng)物體在空間的坐標(biāo)位置，提供各種反饋控制信號(hào)。提供各種反饋控制信號(hào)。 YZX5 5）力平衡式加速度傳感器）力平衡式加速度傳感器 力平衡式加速度傳感器力平衡式加速度傳感器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：M 慣性元件慣性元件、C1、C2位移傳位移傳感器、感器、磁力矩器、電容動(dòng)片固定在質(zhì)量塊上。磁力矩器、電容動(dòng)片固定在質(zhì)量塊上。0 xxFFRUIRRRma22/xad x dtxxFmaFI 力矩器的反饋力產(chǎn)生與加速度

25、有關(guān)的電流電壓力矩器的反饋力產(chǎn)生與加速度有關(guān)的電流電壓 慣性力慣性力- -力矩器的機(jī)電偶合系數(shù)力矩器的機(jī)電偶合系數(shù) 工作原理：工作原理：殼體加速度殼體加速度 當(dāng)當(dāng)Fx（慣性力）（慣性力） = F（反饋力）時(shí)，（反饋力）時(shí)， 位移位移 y = 0。電容的差值可反映位移的大小。電容的差值可反映位移的大小。6 6）電容式料位計(jì)電容式料位計(jì) 可用于水泥、化工、罐裝等可用于水泥、化工、罐裝等01022 ()ln/ln/XHChD dD d 0CCC檢測(cè)電極為電容的一個(gè)極板，檢測(cè)電極為電容的一個(gè)極板，罐子外殼為電容的另一個(gè)極。罐子外殼為電容的另一個(gè)極。Dd檢測(cè)電路檢測(cè)電路測(cè)定電極測(cè)定電極儲(chǔ)罐儲(chǔ)罐0 01

26、1hxH第一項(xiàng)為傳感器靜電容為第一項(xiàng)為傳感器靜電容為C0 SDK SDK射頻電容式物位開(kāi)關(guān)射頻電容式物位開(kāi)關(guān) 由由儀表儀表和和探極探極兩部分組成。兩部分組成。 利用被測(cè)物料的介電常數(shù)利用被測(cè)物料的介電常數(shù)與空氣不同，當(dāng)倉(cāng)內(nèi)物位與空氣不同，當(dāng)倉(cāng)內(nèi)物位發(fā)生變化時(shí)引起探極對(duì)倉(cāng)發(fā)生變化時(shí)引起探極對(duì)倉(cāng)壁間的電容量變化；壁間的電容量變化； 且變化值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，且變化值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，限位開(kāi)關(guān)內(nèi)的繼電器動(dòng)作，限位開(kāi)關(guān)內(nèi)的繼電器動(dòng)作，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量達(dá)到輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量達(dá)到控制控制報(bào)警報(bào)警的目的。的目的。F 工業(yè)用電容式料位計(jì)工業(yè)用電容式料位計(jì)射頻電容式物位限位開(kāi)關(guān)射頻電容式物位限位開(kāi)關(guān)幾種不同探極形式的限位開(kāi)關(guān)

27、幾種不同探極形式的限位開(kāi)關(guān)工作原理工作原理 如圖示，兩個(gè)正對(duì)的金屬板如圖示，兩個(gè)正對(duì)的金屬板形成了一個(gè)電容器。形成了一個(gè)電容器。 限位開(kāi)關(guān)安裝于倉(cāng)體上時(shí)，限位開(kāi)關(guān)安裝于倉(cāng)體上時(shí)，探極和倉(cāng)壁分別相當(dāng)于電容探極和倉(cāng)壁分別相當(dāng)于電容器的兩個(gè)極板。器的兩個(gè)極板。 電容量為電容量為 C = KA/d 其中：其中： 為系數(shù)為系數(shù) 為極板面積為極板面積 d 為極板間距離為極板間距離 為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)為極板間介質(zhì)的介電常數(shù) dSDK儀表及顯示儀表及顯示 SDK測(cè)量電容是以頻率測(cè)量電容是以頻率f為顯示為顯示 在式在式 C = KA/d 中中 K、A、d為常數(shù)，為常數(shù)， C決定于決定于的大小的大小 、 f

28、關(guān)系為：關(guān)系為：、 f 報(bào)警點(diǎn)設(shè)置即動(dòng)作頻率報(bào)警點(diǎn)設(shè)置即動(dòng)作頻率的設(shè)置的設(shè)置 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)工作環(huán)境：相對(duì)濕度工作環(huán)境：相對(duì)濕度98% 溫度溫度 -1060 /-3085；電源電壓：電源電壓：AC 220（110%）V 50Hz DC24V 功功 耗：耗：3W輸出信號(hào)：繼電器接點(diǎn)輸出輸出信號(hào)：繼電器接點(diǎn)輸出 （觸點(diǎn)容量（觸點(diǎn)容量3A/250VAC或或30VDC）輸出延時(shí)：內(nèi)部輸出延時(shí)輸出延時(shí)：內(nèi)部輸出延時(shí)13秒秒安裝結(jié)構(gòu)：一體化結(jié)構(gòu)安裝結(jié)構(gòu)：一體化結(jié)構(gòu)防爆標(biāo)志：防爆標(biāo)志：ExdBT4過(guò)程連接：過(guò)程連接：R1/R1.5 管螺紋。管螺紋。電氣連接電氣連接: G1/2測(cè)量轉(zhuǎn)換電路安裝在探頭內(nèi)部測(cè)量

29、轉(zhuǎn)換電路安裝在探頭內(nèi)部液位檢測(cè)液位檢測(cè)UQKUQK系列系列浮球液位控制器浮球液位控制器當(dāng)液位達(dá)到高、低極限位置時(shí)，當(dāng)液位達(dá)到高、低極限位置時(shí)，控制器輸出控制器輸出觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)液位的報(bào)警或設(shè)備控制。液位的報(bào)警或設(shè)備控制。自檢式液位控制器除具備上述功自檢式液位控制器除具備上述功能外，還可在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下，能外，還可在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)控制器進(jìn)行自檢，以確?？刂茖?duì)控制器進(jìn)行自檢，以確保控制器及系統(tǒng)安全運(yùn)行。器及系統(tǒng)安全運(yùn)行。 其他形式的料位計(jì)其他形式的料位計(jì) F 伺服式液位計(jì)伺服式液位計(jì)1、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)2、力傳感器、力傳感器3、測(cè)量鋼尺、測(cè)量鋼尺4、計(jì)量浮子、計(jì)量浮子5

30、、機(jī)械傳動(dòng)部件、機(jī)械傳動(dòng)部件6、智能電路、智能電路 基本組成部分基本組成部分 主要部件主要部件 計(jì)量浮子計(jì)量浮子 多功能浮子：用來(lái)感受介質(zhì)產(chǎn)生的浮力。根據(jù)需要在多功能浮子：用來(lái)感受介質(zhì)產(chǎn)生的浮力。根據(jù)需要在浮子內(nèi)裝入浮子內(nèi)裝入壓力傳感器壓力傳感器、溫度傳感器溫度傳感器、水位檢測(cè)器水位檢測(cè)器、超大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路、電容元件電容元件等；等； 本浮子采用電容充電方式為檢測(cè)電路提供能量，每次本浮子采用電容充電方式為檢測(cè)電路提供能量，每次通訊時(shí)由液位計(jì)對(duì)電容進(jìn)行充電。通訊時(shí)由液位計(jì)對(duì)電容進(jìn)行充電。 根據(jù)需要與液位計(jì)無(wú)線通訊。根據(jù)需要與液位計(jì)無(wú)線通訊。工作原理工作原理液位測(cè)量液位測(cè)量 測(cè)得浮

31、子在空氣中測(cè)得浮子在空氣中重力重力F空空和在介質(zhì)中的和在介質(zhì)中的浮力浮力F油油 。 計(jì)算設(shè)定值計(jì)算設(shè)定值 （ F空空F油油）/2 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使浮子到達(dá)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使浮子到達(dá)設(shè)定值對(duì)應(yīng)的位置。設(shè)定值對(duì)應(yīng)的位置。 通過(guò)測(cè)量通過(guò)測(cè)量鋼帶鋼帶測(cè)出此位置測(cè)出此位置的數(shù)值。的數(shù)值。 工作原理工作原理密度測(cè)量密度測(cè)量 采用浮子內(nèi)安裝的壓力變送器測(cè)量密度。采用浮子內(nèi)安裝的壓力變送器測(cè)量密度。 P =SL P 某深度測(cè)得的壓力某深度測(cè)得的壓力 S 接受壓力的面積接受壓力的面積 L 測(cè)量點(diǎn)深度測(cè)量點(diǎn)深度 浮子停在特定的位置并測(cè)量浮子的重量浮子停在特定的位置并測(cè)量浮子的重量F油油。知道浮子。知道浮子的體積的體積V

32、，在空氣中的重量，在空氣中的重量F空空，在此特定位置的相對(duì)，在此特定位置的相對(duì)密度就可以被計(jì)算出來(lái)。密度就可以被計(jì)算出來(lái)。 =（F空空 F油油）/ V 工作原理工作原理溫度、壓力測(cè)量溫度、壓力測(cè)量液位計(jì)將浮子從液位提到復(fù)位點(diǎn)，浮子接收到讀綜合參數(shù)的命令后向液位計(jì)將浮子從液位提到復(fù)位點(diǎn)，浮子接收到讀綜合參數(shù)的命令后向液位計(jì)發(fā)送校驗(yàn)正確命令，液位計(jì)根據(jù)預(yù)先約定在確定的時(shí)間內(nèi)浮子液位計(jì)發(fā)送校驗(yàn)正確命令，液位計(jì)根據(jù)預(yù)先約定在確定的時(shí)間內(nèi)浮子下降到固定高度。下降到固定高度。當(dāng)約定的時(shí)間到后，浮子內(nèi)當(dāng)約定的時(shí)間到后，浮子內(nèi)CPU讀取一次壓力和溫度的數(shù)據(jù)并保存在讀取一次壓力和溫度的數(shù)據(jù)并保存在內(nèi)存中。內(nèi)存中

33、。當(dāng)一次定時(shí)結(jié)束后浮子繼續(xù)下降到另一個(gè)位置，浮子內(nèi)當(dāng)一次定時(shí)結(jié)束后浮子繼續(xù)下降到另一個(gè)位置，浮子內(nèi)CPU在預(yù)定的在預(yù)定的時(shí)間讀取第二個(gè)位置處的壓力和溫度數(shù)據(jù)。時(shí)間讀取第二個(gè)位置處的壓力和溫度數(shù)據(jù)。依次類(lèi)推采集到依次類(lèi)推采集到10個(gè)（壓力和溫度）數(shù)據(jù)，采集完畢。個(gè)（壓力和溫度）數(shù)據(jù)，采集完畢。根據(jù)采集并預(yù)存在液位計(jì)內(nèi)的根據(jù)采集并預(yù)存在液位計(jì)內(nèi)的10個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的溫度和壓力，可以計(jì)個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的溫度和壓力，可以計(jì)算出平均溫度和平均密度算出平均溫度和平均密度 工作原理工作原理界位測(cè)量界位測(cè)量 液位計(jì)進(jìn)入讀水位液位計(jì)進(jìn)入讀水位的操作，工作過(guò)程的操作，工作過(guò)程同讀溫度和壓力一同讀溫度和壓力一致。讀完致。

34、讀完200個(gè)水位個(gè)水位點(diǎn)的值后；點(diǎn)的值后； 根據(jù)根據(jù)200組浮子位置組浮子位置對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)值，液對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)值，液位計(jì)分析出界面所位計(jì)分析出界面所在的位置。在的位置。 自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng) 內(nèi)浮頂罐安裝內(nèi)浮頂罐安裝ZFLM-80伺服式液位計(jì)網(wǎng)絡(luò)圖伺服式液位計(jì)網(wǎng)絡(luò)圖1RVVP22.51RVVP20.54.5 4.5 電容式集成傳感器電容式集成傳感器 硅電容式集成傳感器大體由硅電容式集成傳感器大體由壓力敏感壓力敏感電容器電容器、轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路和和輔助電路輔助電路三部分三部分組成；組成；其中壓力敏感的電容器是核心部件，其中壓力敏感的電容器是核心部件，壓力敏感的電容器所傳感的電容量信壓力敏感的電容器

35、所傳感的電容量信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再由號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再由調(diào)理電路處理后輸出。調(diào)理電路處理后輸出。 從原理上講，電容式集成傳感器與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型電容傳感器從原理上講，電容式集成傳感器與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型電容傳感器沒(méi)有區(qū)別，只是集成式電容傳感器采用了集成工藝，特點(diǎn)是沒(méi)有區(qū)別，只是集成式電容傳感器采用了集成工藝，特點(diǎn)是電容尺寸很小，并將電容器與信號(hào)處理電路集成在一起；電容尺寸很小，并將電容器與信號(hào)處理電路集成在一起；硅梁硅梁芯片芯片4.5 4.5 電容式集成傳感器電容式集成傳感器 結(jié)構(gòu)：是在玻璃基底上鍍一層金屬結(jié)構(gòu)：是在玻璃基底上鍍一層金屬鋁（鋁（AL）膜做電容器的一個(gè)極板，）膜做電

36、容器的一個(gè)極板，在硅（在硅（Si）片上是電容器的另一個(gè)）片上是電容器的另一個(gè)極板，極板，硅膜厚幾十微米硅膜厚幾十微米。 硅電容式集成傳感器結(jié)構(gòu)硅電容式集成傳感器結(jié)構(gòu)電容器電容量由兩個(gè)電容極板面積和間距決定，極板間電容器電容量由兩個(gè)電容極板面積和間距決定，極板間介質(zhì)為空氣，當(dāng)硅膜片受力變形時(shí)電容的變化量介質(zhì)為空氣，當(dāng)硅膜片受力變形時(shí)電容的變化量C與壓與壓力差力差P大小有關(guān)。大小有關(guān)。1）硅電容式集成傳感器結(jié)構(gòu)原理）硅電容式集成傳感器結(jié)構(gòu)原理實(shí)際硅壓力敏感電容傳感器的工作原理是在一個(gè)實(shí)際硅壓力敏感電容傳感器的工作原理是在一個(gè)硅膜上制作兩個(gè)圓形電容器，電容尺寸相同，分硅膜上制作兩個(gè)圓形電容器，電容尺

37、寸相同，分別為別為受力電容受力電容、參考電容參考電容，參考電容不受外力作，參考電容不受外力作用，補(bǔ)償溫度影響。當(dāng)硅膜片兩側(cè)有壓差存在受用，補(bǔ)償溫度影響。當(dāng)硅膜片兩側(cè)有壓差存在受力變形時(shí)，電容兩極間距變化引起電容量變化。力變形時(shí)，電容兩極間距變化引起電容量變化。壓差與變形量呈線性關(guān)系。壓差與變形量呈線性關(guān)系。擴(kuò)散硅電容器擴(kuò)散硅電容器的靈敏度是結(jié)構(gòu)型電容傳感器靈敏度的的靈敏度是結(jié)構(gòu)型電容傳感器靈敏度的1010倍。倍。從原理上講硅電容器與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型壓敏傳感器沒(méi)有區(qū)別，從原理上講硅電容器與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型壓敏傳感器沒(méi)有區(qū)別，只是采用集成工藝制作，電容尺寸很小，可與信號(hào)處理電只是采用集成工藝制作，電容尺寸

38、很小，可與信號(hào)處理電路集成在一起。路集成在一起。壓力敏感的電容器所傳感的電容量信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成壓力敏感的電容器所傳感的電容量信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再由調(diào)理電路處理后輸出。電壓信號(hào)，再由調(diào)理電路處理后輸出。1） 硅電容式集成傳感器結(jié)構(gòu)原理硅電容式集成傳感器結(jié)構(gòu)原理2. 硅電容式集成傳感器內(nèi)部電路硅電容式集成傳感器內(nèi)部電路2） 硅電容式集成傳感器內(nèi)部電路硅電容式集成傳感器內(nèi)部電路3） 硅電容式集成傳感器應(yīng)用硅電容式集成傳感器應(yīng)用它由一它由一變?nèi)輭毫鞲衅髯內(nèi)輭毫鞲衅髟?、元件、一個(gè)一個(gè)溫度傳感溫度傳感元件和一個(gè)元件和一個(gè)界界面電路面電路(具有喚醒功能具有喚醒功能)組成，組成，所有這三

39、個(gè)元件都在單塊芯所有這三個(gè)元件都在單塊芯片中片中(如后圖所示如后圖所示)。MPXY8020A可與遙控車(chē)門(mén)開(kāi)可與遙控車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)關(guān)(RKE)系統(tǒng)結(jié)合使用，提系統(tǒng)結(jié)合使用，提供一個(gè)高度集成的低成本系供一個(gè)高度集成的低成本系統(tǒng)。統(tǒng)。 胎壓監(jiān)測(cè)傳感器胎壓監(jiān)測(cè)傳感器MPXY8020AMPXY8020A是一款高集成度產(chǎn)品是一款高集成度產(chǎn)品3）硅電容式集成傳感器應(yīng)用）硅電容式集成傳感器應(yīng)用7 7） 智能型電容傳感器智能型電容傳感器 正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)溫度傳感器溫度傳感器 胎壓監(jiān)測(cè)傳感器胎壓監(jiān)測(cè)傳感器MPXY8020A是一款高集成度產(chǎn)品是一款高集成度產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)傳感器運(yùn)動(dòng)傳感器3）硅電容式集成傳感器應(yīng)用）硅電容式集

40、成傳感器應(yīng)用MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）（微機(jī)電系統(tǒng)）是面向汽車(chē)安全應(yīng)用的傳感器技術(shù)是面向汽車(chē)安全應(yīng)用的傳感器技術(shù)的一個(gè)亮點(diǎn)。專(zhuān)家最新提出一個(gè)的一個(gè)亮點(diǎn)。專(zhuān)家最新提出一個(gè)汽車(chē)汽車(chē)“黑匣子黑匣子”的概念，的概念，該該“黑匣子黑匣子”用以監(jiān)控汽車(chē)的用以監(jiān)控汽車(chē)的速度速度、安全帶安全帶的使用狀況以的使用狀況以及由于汽車(chē)急轉(zhuǎn)彎、急剎車(chē)、行駛不穩(wěn)定、異常減速和不及由于汽車(chē)急轉(zhuǎn)彎、急剎車(chē)、行駛不穩(wěn)定、異常減速和不安全倒車(chē)等原因造成的超重力行駛，為駕駛者提供指導(dǎo)和安全倒車(chē)等原因造成的超重力行駛，為駕駛者提供指導(dǎo)和預(yù)警幫助。預(yù)警幫助。這些系統(tǒng)配有加速感應(yīng)器和回轉(zhuǎn)感應(yīng)器，采用這些系統(tǒng)配有加速感應(yīng)器和回轉(zhuǎn)感應(yīng)器，采用M

41、EMS技術(shù)技術(shù)以減小器件尺寸和成本，并獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可。以減小器件尺寸和成本，并獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可。預(yù)期未來(lái)所有汽車(chē)生產(chǎn)商都將會(huì)安裝某種形式的黑匣子，預(yù)期未來(lái)所有汽車(chē)生產(chǎn)商都將會(huì)安裝某種形式的黑匣子， “黑匣子黑匣子”的市場(chǎng)將遍及全世界。這必將導(dǎo)致的市場(chǎng)將遍及全世界。這必將導(dǎo)致MEMS傳感傳感器和加速感應(yīng)器市場(chǎng)份額的急劇擴(kuò)大。器和加速感應(yīng)器市場(chǎng)份額的急劇擴(kuò)大。3） 硅電容式集成傳感器應(yīng)用硅電容式集成傳感器應(yīng)用由于指紋具有唯一性，使其成為由于指紋具有唯一性，使其成為個(gè)人身份識(shí)別的一種有效手段，個(gè)人身份識(shí)別的一種有效手段，將人的指紋采集下來(lái)輸入計(jì)算機(jī)將人的指紋采集下來(lái)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)指紋識(shí)別。進(jìn)行

42、自動(dòng)指紋識(shí)別。指紋圖象的獲取有兩類(lèi)方法指紋圖象的獲取有兩類(lèi)方法: : 一是使用墨水和紙的傳統(tǒng)方法；一是使用墨水和紙的傳統(tǒng)方法； 一種方法是利用設(shè)備取像一種方法是利用設(shè)備取像, ,分為分為: : 光學(xué)設(shè)備取像光學(xué)設(shè)備取像; ; 晶體傳感器取像晶體傳感器取像; ; 超聲波取像超聲波取像。電容式指紋傳感器電容式指紋傳感器 晶體指紋晶體指紋傳感器分為：傳感器分為： 電容式電容式 ； 壓感式壓感式用它獲取的圖像質(zhì)量比較好，可用它獲取的圖像質(zhì)量比較好，可以采用自動(dòng)獲取控制技術(shù)和軟件以采用自動(dòng)獲取控制技術(shù)和軟件調(diào)整的方法來(lái)改善圖像質(zhì)量。調(diào)整的方法來(lái)改善圖像質(zhì)量。晶體傳感器的體積和功耗都比較晶體傳感器的體積和

43、功耗都比較小，成本也比光學(xué)設(shè)備低廉小，成本也比光學(xué)設(shè)備低廉。 光學(xué)取像光學(xué)取像是使用是使用CCD 器件器件來(lái)獲得指紋的來(lái)獲得指紋的圖像，其優(yōu)點(diǎn)是圖像效果較好，器件本身圖像，其優(yōu)點(diǎn)是圖像效果較好，器件本身耐磨損，但缺點(diǎn)是耐磨損，但缺點(diǎn)是成本高、體積大成本高、體積大。指紋指紋ICIC卡識(shí)別器卡識(shí)別器 指紋傳感器工作原理指紋傳感器工作原理 電容式指紋傳感器是由著名的電容式指紋傳感器是由著名的貝爾實(shí)驗(yàn)室貝爾實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合聯(lián)合IntelIntel等公司等公司投資幾十億美金，歷經(jīng)數(shù)十載才開(kāi)發(fā)出來(lái)的，目前在國(guó)際晶投資幾十億美金，歷經(jīng)數(shù)十載才開(kāi)發(fā)出來(lái)的，目前在國(guó)際晶體指紋傳感器市場(chǎng)上占主要份額。體指紋傳感器市場(chǎng)上

44、占主要份額。例如例如FPS110 FPS110 電容式指紋傳感器表面電容式指紋傳感器表面集合了集合了300300300300個(gè)電容個(gè)電容器器，其外面是絕緣表面，當(dāng)手指放在上面時(shí)，由皮膚組成電，其外面是絕緣表面，當(dāng)手指放在上面時(shí)，由皮膚組成電容陣列的另一面，電容器的電容值由于導(dǎo)體間的距離而降低，容陣列的另一面，電容器的電容值由于導(dǎo)體間的距離而降低，這里指的是指紋脊（近）和谷（遠(yuǎn)）相對(duì)于另一極之間的距這里指的是指紋脊（近）和谷（遠(yuǎn)）相對(duì)于另一極之間的距離。通過(guò)讀取離。通過(guò)讀取充放電之后的電容差值充放電之后的電容差值來(lái)獲取指紋圖像。來(lái)獲取指紋圖像。1）FPSxxx 電容式指紋傳感器電容式指紋傳感器

45、1）FPSxxx 電容式指紋傳感器電容式指紋傳感器 1）FPSxxx 電容式指紋傳感器電容式指紋傳感器 FPS110 傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝；工藝；尺寸為尺寸為1515mm2；分辨率為分辨率為500DPI（一英寸面積上的像素多少，指掃描精度）（一英寸面積上的像素多少，指掃描精度）FPS110 提供提供8位微處理器相連的接口；位微處理器相連的接口；內(nèi)置有內(nèi)置有8位高速位高速A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，可直接輸出可直接輸出8位灰度圖像。位灰度圖像。芯片功耗小于芯片功耗小于200mW；價(jià)格在價(jià)格在600元以下。元以下。FPS110功能功能結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖2）FPS110內(nèi)部結(jié)構(gòu)與接口電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)與接口電路3） 指紋傳感器的應(yīng)用指紋傳感器的應(yīng)用右圖所示為右圖所示為IBM Thinkpad T42/T43 的指紋識(shí)別傳感器的指紋識(shí)別傳感器。3）指紋傳感器的應(yīng)用）指紋傳感器的應(yīng)用3）指紋傳感器的應(yīng)用）指紋傳感器的應(yīng)用幾何尺寸、液位、壓力；幾何尺寸、液位、壓力； 車(chē)用電容傳感器車(chē)用電容傳感器 電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器 電容數(shù)字