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1、傳感器及檢測技術(shù)自動檢測技術(shù)及應(yīng)用課件第電容式傳感器第一頁，共47頁。eg.eg.加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用 加速度傳感器安裝在轎車上，可以作為碰撞傳感器。當測得的負加速度值超過設(shè)定值時，微處理器據(jù)此判斷發(fā)生了碰撞，于是就啟動轎車前部的折疊式安全氣囊迅速充氣而膨脹，托住駕駛員及前排乘員的胸部和頭部。裝有傳感器的假人氣囊第二頁，共47頁。一一.電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種裝置，實質(zhì)上就是一個具有可變參數(shù)的電容器。由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成的平板電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為 式

2、中:電容極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，=0r，其中0為真空介電常數(shù)，r極板間介質(zhì)的相對介電常數(shù)；S兩平行板所覆蓋的面積；d兩平行板之間的距離。第三頁，共47頁。電容式傳感元件的各種結(jié)構(gòu)形式第四頁，共47頁。當被測參數(shù)變化使S、d或發(fā)生變化時，電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個參數(shù)不變，而僅改變其中一個參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，通過測量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。因此，電容式傳感器可分為變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型三種。第五頁，共47頁。分類示意圖：分類示意圖：c)c)介質(zhì)變化型介質(zhì)變化型b)b)面積變化型面積變化型:角位移型角位移型,平面線位移型平面線位移型,柱面線位移型柱面線位移

3、型.+a)a)極距變化型極距變化型;+第六頁，共47頁。當傳感器的r和S為常數(shù)，初始極距為d0時，可知其初始電容量C0為 若電容器極板間距離由初始值d0縮小了d，電容量增大了C，則有 第七頁，共47頁。變極距型電容式傳感器 1.變極距型電容傳感器變極距型電容傳感器 第八頁，共47頁。若d/d0 Cx2，即d1=d0-d,d2=d0+d,則有 第三十五頁，共47頁。同樣，在變面積電容傳感器中，則有 由此可見，差動脈寬調(diào)制電路適用于變極板距離以及變面積差動式電容傳感器，并具有線性特性，且轉(zhuǎn)換效率高，經(jīng)過低通放大器就有較大的直流輸出，調(diào)寬頻率的變化對輸出沒有影響。第三十六頁，共47頁。三三.電容式傳

4、感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用 1 電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器 差動式電容壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖 第三十七頁，共47頁。2 電容式加速度傳感器電容式加速度傳感器 差動式電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖 第三十八頁，共47頁。3 差動式電容測厚傳感器差動式電容測厚傳感器 電容測厚傳感器是用來對金屬帶材在軋制過程中厚度的檢測，其工作原理是在被測帶材的上下兩側(cè)各置放一塊面積相等，與帶材距離相等的極板，這樣極板與帶材就構(gòu)成了兩個電容器C1、C2。把兩塊極板用導(dǎo)線連接起來成為一個極，而帶材就是電容的另一個極，其總電容為C1+C2，如果帶材的厚度發(fā)生變化，將引起電容量的變化，用交流電橋?qū)㈦娙莸淖兓瘻y出來，經(jīng)過放大即可

5、由電表指示測量結(jié)果。第三十九頁，共47頁。差動式電容測厚傳感器的測量原理框圖如圖所示。音頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的音頻信號，接入變壓器T的原邊線圈，變壓器副邊的兩個線圈作為測量電橋的兩臂，電橋的另外兩橋臂由標準電容C0和帶材與極板形成的被測電容Cx(Cx=C1+C2)組成。電橋的輸出電壓經(jīng)放大器放大后整流為直流，再經(jīng)差動放大，即可用指示電表指示出帶材厚度的變化。第四十頁，共47頁。差動式電容測厚儀系統(tǒng)組成框圖 第四十一頁，共47頁。*交流電橋電路VZ1Z2Z3Z4V 將電容傳感器接入電橋的一個臂，將電容傳感器接入電橋的一個臂，不平衡電橋輸出：不平衡電橋輸出：為使橋路平衡，在四個橋臂上必須接入兩個電容（

6、一個單極電容傳感器和一個固定電容，或接入差動電容傳感器）。另外兩個橋臂接入其他阻抗元件，如：兩個電阻、兩個電感或是兩個電容。第四十二頁，共47頁。汽車氣囊的保護作用汽車氣囊的保護作用 使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣。使用加速度傳感器可以在汽車發(fā)生碰撞時，經(jīng)控制系統(tǒng)使氣囊迅速充氣。第四十三頁，共47頁。汽車氣囊對駕駛員的保護作用汽車氣囊對駕駛員的保護作用第四十四頁，共47頁。利用加速度傳感器實現(xiàn)利用加速度傳感器實現(xiàn) 延時起爆的鉆延時起爆的鉆地炸彈地炸彈傳感器安裝位置傳感器安裝位置第四十五頁，共47頁。帶報警器的家庭使用型濕度計帶報警器的家庭使用型濕度計濕敏電容傳感器的使用濕敏電容傳感器的使用第四十六頁，共47頁。電容式油量表電容式油量表 機械式油量表：機械式油量表：在油箱內(nèi)，裝有類似在油箱內(nèi)，裝有類似衛(wèi)生間水箱里的浮球，通衛(wèi)生間水箱里的浮球，通過杠桿帶動電阻絲式圓盤過杠桿帶動電阻絲式圓盤電位器，由電流表指示出電位器，由電流表指示出油量。油量。第四十七頁，共47頁。