4-1电容式传感器

传感器与检测技术——第4章第4章电容式传感器传感器与检测技术——第4章以电容器为敏感元件，将机械位移量转换为电容量变化的传感器称为电容式传感器。电容式传感器变间隙型变面积型变介质型传感器与检测技术——第4章ε——极板间介质的介电系数；ε0——真空的介电常数，ε0=8.854×10-12F/m；εr——极板间介质的相对介电常数，对于空气介质，εr≈1。4.1电容式传感器的工作原理及特性4.1.1基本工作原理平行极板电容器的电容量为：）（14r0SSC+-传感器与检测技术——第4章4.1.21.变极距型电容传感器传感器与检测技术——第4章极板2上移：设动极板未移动时极板间距为δ0初始电容量为：电容的相对变化量为：）（3410000CC00SC000000CSSSC传感器与检测技术——第4章略去高次项，得：）（5400CC所以变极距型电容传感器在设计时要考虑满足Δδδ0的条件。且一般Δδ只能在极小的范围内变化。时，当10/）（44......13020000CC传感器与检测技术——第4章）（741202000SCCK非线性误差与Δδ/δ0有关。其表达式为：）（）（64%1000020r传感器的灵敏度为：传感器与检测技术——第4章传感器与检测技术——第4章传感器与检测技术——第4章差动式变间隙型电容传感器动极板定极板定极板C1δ1C2δ2传感器与检测技术——第4章动极板上移时：初始位置时，00021SC,0201,10001011CSCCC10002021CSCCC传感器与检测技术——第4章时，当10/......CC30200011......CC30200021）（8322300021......CCCC传感器与检测技术——第4章）（123S222000CCK）（11310010020030%%r提高一倍减小略去高次项：电容量的相对变化为：）（）（）（9312402000CC非线性误差为：灵敏度：）（103200CC传感器与检测技术——第4章2.变面积型电容传感器(角位移变面积型)传感器与检测技术——第4章0CCθ定片动片（a）角位移式，0SC0，0）（1331100CSCCC传感器与检测技术——第4章板状线位移变面积型传感器与检测技术——第4章传感器与检测技术——第4章b（b）直线位移式aδx板状线位移变面积型传感器与检测技术——第4章线性当其中一个极板发生x位移后，改变了两极板间的遮盖面积S，电容量C同样随之变化。axCC0）（143100axCxabCCCx传感器与检测技术——第4章传感器与检测技术——第4章初始电容C0为：10002DDlnLCLxCDDlnxLC1201001当内筒上移x时，内外筒间的电容C1为：D1D0Lx与x成线性关系LCC0x传感器与检测技术——第4章(a)厚度传感器δx4.(a)单组式平板形厚度传感器图4-6厚度传感器的等效电路CC1C2C3设固定极板长度为a、宽度为b、两极板间的距离为δ；被测物的厚度和它的介电常数分别为δx和ε传感器与检测技术——第4章abC1x2abC1C10x31321C1C111CCδx）（1530xxabCxababx2C传感器与检测技术——第4章xCC100xxxxxxCCabCCCC)1(1)1()(11000000000时，当1/x传感器与检测技术——第4章ε1CBld2d1ε2xCA(b)线位移传感器图4-7线位移传感器等效电路CACBC单组式平板形线位移传感器设极板宽度为b，板间无介质ε2时，传感器的电容量为：）（1632110ddblC传感器与检测技术——第4章插入介质ε2后的电容量为：）（173111212211ddxlbddbxCCCBA1C221112100022111210ddddlxCClxlCddddlxε1CBld2d1ε2xCA传感器与检测技术——第4章12121210ddlxCC所以）（183121212100ddlxCCC2211221200ddddlxCC传感器与检测技术——第4章(c)液位传感器图4-8液位传感器的等效电路C2C1C圆筒式液位传感器首先12002r/rlnhC1212r/rlnhCx12022r/rlnhhCx2r22r1hhx传感器与检测技术——第4章）（1932222000012012012012xxxxhhCCr/rlnhr/rlnhr/rlnhhr/rlnhChhCCx000与被测液位hx成线性关系。2r22r1hhx