测试技术基础课件北京工业大学机电学院第05章 电容式传感器.ppt

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指纹识别 指纹识别目前最常用的是电容式传感器,也被称为第二代指纹识别系统。它的优点是体积小、成本低,成像精度高,而且耗电量很 指纹识别 缺点: 1. 温度稳定性好; 2. 结构简单、适应性强; 3. 动态响应好; 4. 可以实现非接触测量、具有平均效应。 消除寄生电容方法 (1) 电容式传感器等效电路 低频等效电路 传感器电容的阻抗非常大,L和r的影响可忽略 等效电容Ce=C0+Cp, 等效电阻Re≈Rg 高频等效电路 电容的阻抗变小,L和r的影响不可忽略,漏电 的影响可忽略 ,其中Ce=C0+Cp,而re≈r 线路简单,可全部放在探头内,大大缩短了电容引线、减小了分布电容的影响; 电源周期、幅值直接影响灵敏度,要求它们高度稳定; 输出阻抗为R,与电容无关,克服了电容式传感器高内阻的缺点; 适用于具有线性特性的单组式和差动式电容式传感器 。 1、电容式液位计 棒状电极(金属管)外面包裹聚四氟乙烯套管,当被测液体的液面上升时,引起棒状电极与导电液体之间的电容变化。 电容式液位限位传感器 液位限位传感器与液位变送器的区别在于:它不给出模拟量,而是给出开关量。当液位到达设定值时,它输出低电平。但也可以选择输出为高电平的型号。 液位限位传感器的设定 智能化液位传感器的设定方法十分简单: 用手指压住设定按钮,当液位达到设定值时,放开按钮,智能仪器就记住该设定。正常使用时,当水位高于该点后,即可发出报警信号和控制信号。 智能化液位限位传感器的设定按钮 2、硅微加工加速度传感器   加速度传感器以微细加工技术为基础,既能测量交变加速度(振动),也可测量惯性力或重力加速度。其工作电压为2.7~5.25V,加速度测量范围为数个g,可输出与加速度成正比的电压也可输出占空比正比于加速度的PWM 脉冲。 微加工三轴加速度传感器 技术指标: 灵敏度:500mV/g, 量程:10g 频率范围:0.5-2000Hz 安装谐振点:8kHz 分辨力:0.00004g 重量:200g 安装螺纹:M5 mm 线性误差:≤1% 硅微加工加速度传感器原理 1—加速度测试单元 2—信号处理电路 3—衬底 4—底层多晶硅(下电极) 5—多晶硅悬臂梁 6—顶层多晶硅(上电极) 利用微电子加工技术,可以将一块多晶硅加工成多层结构。在硅衬底上,制造出三个多晶硅电极,组成差动电容C1、C2。图中的底层多晶硅和顶层多晶硅固定不动。中间层多晶硅是一个可以上下微动的振动片。其左端固定在衬底上,所以相当于悬臂梁。 当它感受到上下振动时,C1、C2呈差动变化。与加速度测试单元封装在同一壳体中的信号处理电路将ΔC 转换成直流输出电压。它的激励源也做在同一壳体内,所以集成度很高。由于硅的弹性滞后很小,且悬臂梁的质量很轻,所以频率响应可达1kHz以上,允许加速度范围可达10g 以上。 如果在壳体内的三个相互垂直方向安装三个加速度传感器,就可以测量三维方向的振动或加速度。 加速度传感器在汽车中的应用 加速度传感器安装在轿车上,可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时, 微处理器据此判断发生了碰撞,于是就启动轿车前部的折叠式安全气囊迅速充气而膨胀,托住驾驶员及前排乘员的胸部和头部。 汽车气囊的保护作用 使用加速度传感器可以在汽车发生碰撞时,经控制系统使气囊迅速充气。 汽车气囊对驾驶员的保护作用 利用加速度传感器实现 延时起爆的钻地炸弹 利用具有很大吸湿性的绝缘材料作为电容传感器的介质,在其两侧面镀上多孔性电极。当相对湿度增大时,吸湿性介质吸收空气中的水蒸气,使两块电极之间的介质相对介电常数大为增加(水的相对介电常数为80),所以电容量增大。 在野外的使用 4、电容式油量表 机械式油量表: 4、电容式油量表 当油箱中注满油时,液位上升,指针停留在转角为?m处。当油箱中的油位降低时,电容传感器的电容量Cx减小,电桥失去平衡,伺服电动机反转,指针逆时针偏转(示值减小),同时带动RP的滑动臂移动。当RP阻值达到一定值时,电桥又达到新的平衡状态,伺服电动机停转,指针停留在新的位置(?x 处)。 4、电容式油量表 油量表可用于飞机油箱   被检测物体可以是导电体、介质损耗较大的绝缘体、含水的物体(例如饲料、人体等);可以是接地的,也可以是不接地的。调节接近开关尾部的灵敏度调节电位器,可以根据被测物不同来改变动作距离。 齐平式 非齐平式接近开关的安装 非齐平式

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