1、 一、一、变面积式电容传感器变面积式电容传感器 电容：电容：第二节第二节 电容式传感器的类型与特性电容式传感器的类型与特性xdbCdxabC0 xxdbCCC0dbxCK 电容增量：电容增量：测量灵敏度：测量灵敏度：变面积式电容传感器的派生形式：变面积式电容传感器的派生形式：xCC00CCdACa）b）dxabnCdxbnCdbnK 二、变间隙式电容传感器二、变间隙式电容传感器xdAC0 xdAC2222200011)()(dxdxxddxdCxdxdxddCxddCdx 显然，显然，时，时，于是，于是022dxdxCC10三、变介电常数式电容器三、变介电常数式电容器 xBACCC相当于两电容
2、并联：相当于两电容并联：2211ddbxCA其中：其中：121)(ddxlbCB2110ddblC取取x=0时电容为时电容为C0，有，有 电容与电容与x的关系推导如下：的关系推导如下：12102211ddbxCddbxCCCBAxddlCC212121001结论：电容与位移结论：电容与位移x x之间呈线形关系。之间呈线形关系。第三节第三节 电容式传感器测量电路电容式传感器测量电路一、普通交流电桥一、普通交流电桥二、紧耦合电感臂电桥二、紧耦合电感臂电桥三、变压器电桥三、变压器电桥四、双四、双T T电桥电桥五、运算放大器式测量电路五、运算放大器式测量电路六、脉冲调制电路六、脉冲调制电路七、调频电路
3、七、调频电路 一、普通交流电桥一、普通交流电桥电容电容变化变化交流交流电压电压变化变化初始初始电电桥桥平平衡衡交流交流电压电压放大放大检出检出直流直流电压电压滤掉滤掉交流交流分量分量直流直流电电压压输输出出Z Zi iZ ZiZZZZZZZUZZU)(211210二、紧耦合电感臂电桥二、紧耦合电感臂电桥LZKZZKZZZKZZKZZKZUZZU)1()1()1(211)1(1)1(1 12121212120CjZ12CjCZLjZ12LjMLjK)(1Z ZZ ZL LLjZ12三、变压器电桥三、变压器电桥111CjZ221CjZ1Z2ZI21ZZUI21212112221202222CCCC
4、UZZZZUUZZZUUUUCddUCCCCUU2221210ddAC1ddAC2如果如果变压器电桥的变压器电桥的Z1、Z2采用两个变间隙电容采用两个变间隙电容，有，有四、双四、双T T电桥电桥双双T电桥电路电桥电路负半周：负半周：C2充电，充电，C1放电放电如果如果C1=C2，R1=R2=R，则正、负半周对称则正、负半周对称VU000U正半周：正半周：C1充电，充电，C2放电放电VU00 如果如果C1 C2 正半周：正半周：C1充电电充电电量增多量增多 ，C2放电情况放电情况不变。输出正电压情况不变。输出正电压情况不变。不变。负半周：负半周：C2充电情充电情况不变，况不变，C1放电电流放电电
5、流增大增大 。输出负电压变。输出负电压变小。小。结论：如果结论：如果C1、C2电容有一个发生改变，则正、电容有一个发生改变，则正、负半周电流将不再对称，会出现一个半周大、另一个半负半周电流将不再对称，会出现一个半周大、另一个半周小的情况，输出电压平均值将取决于电容的差：周小的情况，输出电压平均值将取决于电容的差：)()()2(2120CCfURRRRRRULLLCfUKU0或：或：双双T T电桥特点：电桥特点：电路有一个公共接地点；二极管工作电路有一个公共接地点；二极管工作于线性工作段；输出电压高；测量灵敏度与电源频率有于线性工作段；输出电压高；测量灵敏度与电源频率有关；可以用于动态测量。关；
6、可以用于动态测量。五、运算放大器式测量电路五、运算放大器式测量电路xxiCCCjCjUU00011dACxAdCuCCuuixi000六、脉冲调制电路六、脉冲调制电路ru原原1 1充电充电原原0 0升压升压变变1 10 01 1初始初始C1=C2，M、N等间隔等间隔0、1翻转，翻转，输出平均电压为输出平均电压为0。如果如果C1、C2不等，不等，M、N翻转将不再等间翻转将不再等间隔，输出平均电压会向正（或负）偏离：隔，输出平均电压会向正（或负）偏离：121210UCCCCU1U输出限幅输出限幅)(21010CCCCLf初始振荡频率：初始振荡频率：电容改变电容改变C C后的振荡频率：后的振荡频率：
7、)(2101CCCCCLff七、调频电路七、调频电路振荡电感振荡电感固定电容固定电容传感器电容传感器电容电缆分布电容电缆分布电容振荡频率振荡频率变化变化电压电压变化变化第三节第三节 电容式传感器的应用电容式传感器的应用一、电容式位移传感器一、电容式位移传感器测杆测杆固定电极固定电极活动电极活动电极开槽片簧开槽片簧二、电容式压力传感器二、电容式压力传感器金属膜片金属膜片玻璃玻璃玻璃玻璃多孔金属滤波器多孔金属滤波器金属渡层金属渡层垫圈垫圈P P三、电容式加速度传感器三、电容式加速度传感器固定电极固定电极固定电极固定电极质量块质量块m m质量块质量块m m 弹簧片弹簧片+C C-C C四、电容式液位传感器四、电容式液位传感器绝缘绝缘内电极内电极外电极外电极不导电液体不导电液体导电液体导电液体绝缘绝缘内电极内电极外电极外电极五、电容式荷重传感器五、电容式荷重传感器
