传感器原理及应用第5章电容式传感器讲述.ppt

5.3 测量电路 2.电桥电路 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 由电容转换元件组成的变压器式交流电桥测量系统。 单臂时，传感器C邻臂接一个固定电容C0与之相匹配； 差动形式传感器 是两个桥臂 交流电桥的输出电压为： 代入： 5.3 测量电路 2.电桥电路 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 输出电压与输入位移成理想线性关系 极板在中间位置时 动片上移时电容变化 5.3 测量电路 2.电桥电路 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 交流电桥的多种形式 5.3 测量电路 3. 二极管双T型电路 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 VE是高频对称方波电源， D1、D2特性相同二极管 C1、C2传感器差动电容 R 固定电阻，RL负载。 一个周期内RL上的平值 电压为： 一个周期内负载RL上输出电压URL与电源电压VE幅值、 频率f有关;与电容的差值(C1-C2)成正比 5.3 测量电路 3. 二极管双T型电路 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 双T型电路工作原理分析 正半周D1导通D2截止C1充电； 负半周D1截止D2导通C2充电； If =I1+I2，If’ =I1’+I2’ C1 = C2时，If = If’ 5.3 测量电路 4．差动脉冲调宽电路 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 电路原理图 电路组成：A1、A2比较器；FF双稳态触发器； VD1、VD2与电阻组成充放电回路；Uf参考直流电压; 双稳态作输出;电容Cx1、Cx2为传感器差动电容。 电路分析： 设接通电源时A高B低，R1对C1充电C点上升到Uf，比较器A1输出极性改变，触发器翻转；A低B高，D1道通C1放电；同时B点经C2充电使A2翻转。 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 5.3 测量电路 4．差动脉冲调宽电路 波形图 C1= C2，UC、UD放电时间相同，输出平均电压U0=0； C1≠C2，输出平均电压 U0≠0 ，若C1＞C2，输出A、B两点的平均值等于UA、UB之差。 双稳态的两个输出端各产生一调制脉冲，脉冲宽度受C1、C2调制。输出为两端之差 低通输出 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 5.3 测量电路 4．差动脉冲调宽电路 若R1=R2 变面积型 变极距型 输出电压 5.3 测量电路 5．运算放大器式电路 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 设K为理想运放; Cx传感器电容, Co固定电容; 输入端 输出端 对于单极板平板电容器 传感器运放输出可以为： 输出电压U0与机械位移X（σ）成线性关系，解决了单电容的非线性关系。 5.3 测量电路 6．调频电路 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 谐振曲线 调频测量电路把电容传感器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入被测信号使电容发生变化时，振荡器的振荡频率发生变化。 由于系统是非线性的，必须加入鉴频器将频率变化转化换为电压的变化。 5.4 电容式传感器的应用举例 1.电容式料位计 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 用于水泥、化工、罐装 等传感器静电容： 电容测深度、角度 动画演示 检测电极为电容的一个极，罐子的外壳为电容的另一个极。第一项是静电容C0： 5.4 电容式传感器的应用举例 2．电容式压力传感器 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 结构： （金属弹性膜片）—动片；两个玻璃球面上镀有金属—定片； 膜片左右两侧充满硅油。 工作过程：当两室分别承受低压（PL）和高压（PH）时， 硅油能将压差传递到测量膜片， 当PH=PL时，膜片处于中间位置，C1=C2； 当有差压作用时，测量膜片产生形变： PH PL时，膜片PL向弯曲，C1C2， PH PL时，膜片PH向弯曲，C1C2； 将这种电容变化通过 电路转换为电压变化 5.4 电容式传感器的应用举例 2.电容式压力传感器 传感器原理及应用 第5章??????? 电容式传感器 电容传感器 盒膜片结构 工业生产流程自动控制中膜片式压力计是常用的一种，电容膜片压力传感器分两种： 计示压力计（表压） 以大气为基准测管道、箱内、罐中压力； 绝对压力计 以绝对真空为基准测量蒸发罐、反应罐中的压力。 传感器 基准 接大气 低压阀 高压阀 选通阀 管道 传感器 接真空 低压阀 高压阀 管道 反应罐 压力传感器/变送器