当前位置：文档之家 › 电子技术基础 电容传感器PPT课件

电子技术基础 电容传感器PPT课件

  • 格式：ppt
  • 大小：1.90 MB
  • 文档页数：45

下载文档原格式

  / 45

合集下载

第3章电容式传感器

第3章电容式传感器

由图3Z C 7 可( 得R 到S 等1 效 阻R 2 抗R PZ2 C C，2) 即j(1 R 2 P R 2 C 2 C 2L )
P
P
式中2f为激励电源角频率
由于传感器并联电阻RP很大，上式经简化后得等效电容为
等效电容
CE1 C 2LC 1(C f/f)2
式中 f
1
0
为电路谐振. 频率
例如在图3-10(b)中a=1,=0。根据图3-9曲线知:k=0.25, =0， 因此输出电压USC=0.25E；图(c)中当
R 1 时,a1,900 根据图3-9曲线得到k=0.5, =0 jC
USC=0.5E；图3-10(c)和(d)线路形式相同，但是由于(d)图
中采用了差动式电容传感器，故输出电压USC=E ，比图 （c)的输出电压提高了一倍。
对于变极距型， 其静态灵敏度
KCC 0( 1 ) d d 1d/d
因△d/d <<1，上式可按 台劳级数展开而得
KC0[1d(d)2 ] d dd
KC0[1d(d)2 ] d dd
由上式可知，灵敏度与起始极间距d有关，而且不是常数， 是随被测量变化而改变。要提高灵敏度，应减小d,但δ过 小容易引起电容器击穿(空气的击穿电压3kV/mm)。
注意:１．上述各种电桥输出电压是在假设负载阻抗无限 大(即输出端开路)时得到的，
实际上由于负载阻抗的存在而使输出电压偏小。
２.电桥输出为交流信号，不能判断输入传感器信号的极 性，只有将电桥输出信号经交流放大后，再用相敏检波电 路和低通滤波器，才能得到反映输入信号极性的输出信号。
(四)运算法测量电路 它由传感器电容CX和固定电容 C。、以及运算放大器A组成。
④采用“驱动电缆”技 术(也称“双层屏蔽等位 传输”技术)。 见教材P60

电容传感器专题知识讲座

电容传感器专题知识讲座
量，电容量C 就是另一种变量旳一元函数。只要 想方法将被测非电量转换成极距或者面积、介电 常数旳变化，就能够经过测量电容量这个电参数 来到达非电量电测旳目旳。
2024/10/1
17
一、电容板材在线测厚仪
测量过程：
电容测厚仪用于测量金属带材在轧制过程中旳厚度变化。 带材是电容旳动极板，总电容Cx=C1+C2作为桥臂。 利C1、C2两个极板当带材上下波动时Cx=C1+C2总旳电容量 不变；而带材旳厚度变化使电容Cx变化。
Cx=C1+C2
蓝色为传动、辊绿色为轧辊、黄色为带材、红色为测
2024/10/1
量极板
18
二、硅微加工加速度传感器
图示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 速度成正比旳电压也可输出占 空比正比于加速度旳PWM 脉 冲。
K
C X
b
结论：
增大极板长度，减小极板距离都可提升敏捷度
变面积式电容传感器敏捷度K为常数；
输出特征为线性；
2024/10/1 适合大位移测量。
4
变面积式电容传感器旳特征
同心圆筒变面积式：
2R
2r
x
电容变化及敏捷度为
Cx
2 (h
ln(R r )
x)
C
(1
x h
)
3
h0
K dCx 2
dx ln(R r )
C
x x
C
ε
敏捷度为：
K
dCx dx
(
S
x) 2
2024/10/1

电容式传感器的工作原理和结构课件

电容式传感器的工作原理和结构课件
精度和稳定性
提高传感器的精度和稳定性是当 前面临的主要技术挑战，通过材 料创新、工艺优化等手段可有效
解决。
交叉敏感问题
对于多参数测量，电容式传感器可 能存在交叉敏感问题，采用特殊的 结构设计或信号处理方法可降低交 叉敏感的影响。
温度影响
温度变化对电容式传感器的性能产 生影响，通过温度补偿技术可有效 减小温度对传感器的影响。
温度稳定性是衡量传感器可靠性和稳定性的重要指标。
频率响应
频率响应是指传感器对不同频率输入信号的响应能力。 高频率响应的传感器能够快速响应高频信号，适用于快速变化的测量场合。
频率响应与传感器结构、材料、工艺等因素有关。
04
电容式传感器的优缺点
优点
高灵敏度
电容式传感器具有较高的灵敏度，能 够检测微小的变化，因此适用于精确 测量和检测。
灵敏度
01
灵敏度是指电容式传感器在单位输入变化量下 输出的电容变化量。
02
灵敏度反映了传感器对输入变化的响应程度， 灵敏度越高，输出信号越大，测量精度越高。
03
灵敏度受传感器结构、材料、工艺等因素影响 。
线性范围
01
线性范围是指传感器输 出电容变化量与输入变 化量保持线性关系的范
围。
02
在线性范围内，传感器 输出信号与输入信号成 正比，便于测量和数据
信号处理单元的性能直接影响 传感器的输出质量和应用范围 。
防护外壳
防护外壳用于保护传感器内部元 件免受外部环境的影响，如温度
、湿度、尘埃和机械冲击等。
它通常由金属、塑料或陶瓷等材 料制成，具有良好的密封性和稳
定性。
防护外壳的设计和制造质量对传 感器的长期稳定性和可靠性有重

传感器原理及应用PPT教程课件专用

传感器原理及应用PPT教程课件专用
湿度传感器
湿度传感器能够监测室内湿度变化，与加湿器、除湿器等设备配合，保持室内湿度在适宜 范围内，避免潮湿或干燥对家居环境和人体健康的影响。
光照传感器
光照传感器能够感知室内光线强弱，与照明设备联动，实现室内光线的自动调节。同时， 还可用于窗帘、百叶窗等设备的自动控制，提高室内采光效果。
未来发展趋势预测
传感器应用领域
医疗领域
用于监测人体生理参数，如体 温、血压、心率等，以及医疗 设备中的控制和检测。
智能家居
用于实现家庭环境的智能化控 制，如温度控制、照明控制等。
工业自动化
用于检测和控制生产过程中的 各种参数，如温度、压力、流 量等。
环保领域
用于监测大气、水质等环境参 数，为环境保护提供数据支持。
传感器与通信接口的电路 设计
介绍传感器与通信接口之间的 电路设计，包括信号调制、解 调、编码、解码等。
接口电路设计的实例分析
通过具体案例，分析接口电路 设计的实现过程及效果。
06 传感器在物联网和智能家 居中应用展望
物联网中传感器作用及发展趋势
物联网中传感器的作用
物联网中的传感器是实现万物互联的基础， 它们能够感知和测量各种物理量，如温度、 湿度、压力、光照等，并将这些数据转换为 可处理和传输的数字信号，为物联网应用提 供实时、准确的数据支持。
新型传感器的研发
针对特定应用场景和需求，未来将研发更多新型传感器。例如，柔性传感器、生物传感器、化学传感器 等，它们将具有更高的灵敏度、选择性和稳定性，为物联网和智能家居等领域的发展提供有力支持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
牌和型号。
注意传感器的尺寸、重量、 安装方式等是否符合应用场

传感器PPT课件

传感器PPT课件
中的性能。
阶跃响应
传感器对阶跃输入信号的响应 特性，反映传感器的动态跟踪
能力。
阻尼比
描述传感器动态系统阻尼特性 的参数，影响传感器的动态稳
定性。
固有频率
传感器动态系统的固有振动频 率，反映传感器对动态信号的
响应速度。
环境适应性指标评价
温度稳定性
传感器在不同温度下的输出稳 定性，反映传感器对温度变化
降低传感器制造成本，提高可靠性和 寿命是当前面临的挑战。
未来发展感器研究
探索新型传感材料，提高传感器的灵敏度 和响应速度。
借鉴生物感知机制，研发仿生传感器，拓 展应用领域。
多传感器融合技术
智能化传感器网络
利用多传感器融合技术，提高测量精度和 可靠性。
构建智能化传感器网络，实现传感器之间 的协同工作和自组织能力。
、电阻等。
测量电路对转换元件输出的电信 号进行放大、滤波、转换等处理 ，以便于后续的数据采集、传输
和处理。
信号转换与处理
信号转换
将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便于计算机等数字设备进行处理。常见的信 号转换方式有A/D转换和V/F转换等。
信号处理
对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的信噪比和抗干扰能力 。常见的信号处理方式有放大电路、滤波电路和线性化电路等。
分类
根据输入物理量可分为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、 加速度传感器、光线传感器等。
发展历程及现状
发展历程
传感器的历史可以追溯到20世纪初，当时主要应用于军事领域。随着科技的不断进步，传感器逐渐应 用于民用领域，如工业自动化、环境监测、医疗设备等。近年来，随着物联网、人工智能等技术的快 速发展，传感器技术也取得了巨大的进步。

电容式传感器教学课件PPT

电容式传感器教学课件PPT

后,进行补偿。
h
27
第6章 电容式传感器
6.2.2运算放大器式电路
图6-10 运算放大器式 电路原理图
运算放大器要求：输入阻抗高（避免泄
漏）、放大倍数大（接近理想放大器）
U o
C Cx
Ui
Cx
A d
Uo
CUi
A
d
特点：
1.输出电压与极板距离d成正比
2.要求Zi及放大倍数足够大 3.为保证仪器精度,还要求电源电 压的幅值和固定电容稳定
ZCx2
U 2
•
•
U 11
1U
jCx2 2
•
＝U Cx1 Cx2
jCx1 jCx2
2 Cx1 Cx2
h
34
第6章 电容式传感器
可得：
•
•
U
o
U
C
2 C0
对于变间隙式差分电容传感器经分析推导可得：
•
• U d Uo
2 d0
（其 Cx1中 d0 A d， Cx2d0 A d）
优点：把变间隙式电容传感器的位移与电容的非线 性关系 转化为位移与输出电压的线性关系。
加速度传感器在汽车中的应用
装有传感器 的假人
气囊
h
49
第6章 电容式传感器
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 。
h
50
第6章 电容式传感器
利用加速度传感器实现延时起爆 的钻地炸弹
传感器安装位置
h
51
第6章 电容式传感器
6.3电容式传感器的应用（3）
第6章 电容式传感器
h
1
第6章 电容式传感器

《传感器培训》课件


总结词
工作原理
应用领域
优点
缺点
利用电磁感应原理检测 物理量的传感器
电感式传感器利用电磁 感应原理，通过检测线 圈的自感或互感变化来 检测物理量，如位移、 角度、速度等。线圈的 电感变化与被测物理量 之间存在一定的关系。
广泛应用于位移、角度 、速度测量等领域。
结构简单、稳定性好、 测量精度高。
易受外界磁场干扰，需 要采取磁屏蔽措施。
压电式传感器
01 总结词
02 工作原理
03 应用领域
04 优点
05 缺点
利用压电效应检测物理量 的传感器
压电式传感器基于压电效 应，当受到外力作用时， 压电材料会产生电荷或电 压变化，通过测量这个变 化可以获得相应的物理量 值。
广泛应用于压力、加速度 、振动等测量领域。
灵敏度高、响应速度快、 测量精度高。
传感器的原理与技术
02
传感器的物理原理
01
传感器的基本概念
传感器是一种能够感知物理、化学或生物量并将其转换 为可测信号的装置。
02
传感器的物理效应
传感器的工作原理基于各种物理效应，如压阻效应、霍 尔效应、热电效应等。
03
传感器的灵敏度与分辨率
灵敏度是指传感器输出变化量与输入变化量的比值，分 辨率则是指传感器能够检测到的最小输入变化量。
面。
校准方法
为了减小误差和提高测量精度，需 要对传感器进行校准和标定，常用 的校准方法包括零点校准、量程校 准和线性校准等。
校准周期与维护
校准周期的长短取决于传感器的使 用环境和频率，同时需要定期对传 感器进行维护和保养。
常用传感器介绍
03
电阻式传感器
总结词

2024版电工电子技术完整课件全套课件


自动控制系统的分类
包括开环控制系统、闭环控制系统、复合控制系统等。
经典控制理论的基本概念和原理
包括传递函数、频率特性、根轨迹法等。
经典控制理论在自动控制系统设计中的应用
包括PID控制器设计、超前校正和滞后校正等。
2024/1/26
经典控制理论的局限性 对于复杂系统难以建立精确的数学模型，难以实现最优控制等。
介绍脉冲信号的基本概念、特点，以及常见的脉冲信号波形和参数。
脉冲信号的产生方法
详细讲解脉冲信号的产生方法，如RC充放电电路、555定时器及其 应用等。
脉冲信号的整形与变换
介绍脉冲信号的整形和变换方法，如施密特触发器、单稳态触发器、 多谐振荡器等的工作原理和应用。
12
03
模拟电子技术基础
2024/1/26
用。
2024/1/26
17
04
电力电子技术基础
2024/1/26
18
电力电子器件介绍与特性分析
电力电子器件概述：定义、分类、 发展历程等
可关断晶闸管（GTO）的特性与 工作原理
电力场效应晶体管（MOSFET） 的特性与工作原理
2024/1/26
晶闸管（SCR）的特性与工作原 理
电力晶体管（GTR）的特性与工 作原理
电工电子技术完整 课件全套课件
2024/1/26
1
目录
• 电工电子技术基础 • 数字电子技术基础 • 模拟电子技术基础 • 电力电子技术基础 • 传感器与检测技术基础 • 自动化控制理论基础
2024/1/26
2
01
电工电子技术基础
2024/1/26
3
电工基本概念与电路元件
01
02

电容式传感器PPT课件

20
CA0CCB0C0 r R2r2a
0
CAC 0 CBC 0 R 0rlrra
A B C
21
5.1.3变介质型电容传感器
这种电容传感器有较多的结构型式，可以用来测量纸 张、绝缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、 木材或煤等非导电固体物质的湿度。
图中两平行极板固定不动，极距为 0 ，相对介电常数
现以变极距型为例，设定极板厚度为 g 0 ，绝缘件厚
度 b 0 ，动极板至绝缘底部的壳体长为a 0 ，各零件材料的
线膨胀系数分别为aa、ab、ag。当温度由t0 变化 Δt 后,极
间隙将由δ0=a0-b0-g0变为δt由此一起的温度误差为
35
e t0 t t0 a 0 a a a 0 a a b 0 a b b 0 a bg 0 a g g 0 a gt t
对变化量为 1 ＝ 0 － ， 2 ＝ 0 ＋
16
C C 0 C 1C 0 C 22 0 1 0 2 0 4
略去高次项，可得近似得线性关系
C 2
C0
0
相对非线性误差
e
f
为
ef2 2 //00310% 0/0210% 0
上式与前几式比较可知，差动式比单级式灵敏 度提高一倍，且误差大大减小。
29
5.2.3静电引力
电容式传感器两极板间因存在静电场，而作用 有静电引力或力矩。静电引力的大小与极板间 的工作电压、介电常数、极间距离有关。通常 这种静电引力很小，但在采用推动力很小的弹 性敏感元件情况下，须考虑因静电引力造成的 测量误差。查阅相关手册得到各种电容传 感 器静电引力的计算公式。
由此可见，消除温度误差的条件为： a0aab0abg0ag0
或者满足条件

电容式传感器的工作原理及结构形式课件

新技术
引入新型制造工艺、纳米技术等，优化传感器结构和制造过程，降低成本和提高产量。
05
电容式传感器与其他传 感器的比较
电容式传感器与电阻式传感器的比较
总结词
电阻式传感器通过测量电阻的变化来检测物理量，而 电容式传感器则是通过测量电容量变化来实现。
详细描述
电阻式传感器利用电阻随环境变化（如温度、压力、湿 度等）的特性，通过测量电阻值的变化来检测物理量。 而电容式传感器则是利用电容器极板间电介质的变化， 改变电容器极板间的距离或相对面积，从而引起电容量 的变化，实现对物理量的检测。
加速度测量
电容式传感器通过测量加速度对电容器极板 的影响，从而检测加速度的变化。这种传感 器广泛应用于汽车安全气囊、碰撞测试等领 域。
其他应用领域
温度测量
电容式传感器通过测量温度对电容器极板的 影响，从而检测温度的变化。这种传感器广 泛应用于温度控制和监测领域。
湿度测量
电容式传感器通过测量湿度对电容器极板的 影响，从而检测湿度的变化。这种传感器广
平行板型电容传感器
总结词
平行板型电容传感器是最基本的电容式传感器，其结构简单 ，易于制造，灵敏度高，适用于测量微小位移和压力等参数 。
详细描述
平行板型电容传感器由两个平行、相对的金属板组成，其间 保持恒定的距离。当被测物体靠近或插入两金属板之间时， 传感器的电容值会发生变化，通过测量这个电容值的变化， 可以获得被测物体的位移或压力等信息。
电容式传感器与霍尔传感器的比较
总结词
霍尔传感器通过测量霍尔电压的变化来 检测物理量，而电容式传感器则是通过 测量电容量变化来实现。
VS
详细描述
霍尔传感器利用霍尔效应，通过测量磁场 变化引起的霍尔电压变化来检测物理量（ 如磁场、电流等）。而电容式传感器则是 利用电容器极板间电介质的变化，改变电 容器极板间的距离或相对面积，从而引起 电容量的变化，实现对物理量的检测。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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100g 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。
14.11.2020
22
加速度传感器在汽车中的应用
14.11.2020
19
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%
14.11.2020
20
硅微加工加速度传感器原理
请画出变面积式电容传感器的输出特性曲线！
14.11.2020
5
例题
已知变面积型电容传感器的两极板间距离为 d=10mm;ε=50μF/m;两极板几何尺寸一样为 30mm*20mm*5mm（长*宽*厚）;在外力作用下动极 板在原位置向外移动10mm（宽）；试求ΔC=？
14.11.2020
6
二、变极距式电容传感器
当动极板受被测物体作用引起位移时，
改变了两极板之间的距离d，从而使电容量
发生变化。
实际使用时，总是使初始极距d0尽量 小些，以提高灵敏度，但这也带来了变极 距式电容器的行程较小的缺点。
14.11.2020
7
变极距式电容传感器的特性曲线
a） 结构示意图 b）电容量与极板距离的关系 1—定极板 2—动极板
从图中可以看到，为了提高灵敏度，应使当d0小 些还是大些？当变极距式电容传感器的初始极距d0较
小时，它的测量范围变大还是变小？
14.11.2020
8
三、变介电常数式
因为各种介质的相对介电常数不同，所以在电 容器两极板间插入不同介质时，电容器的电容量也 就不同。
表5-1 几种介质的相对介电常数
14.11.2020
变面积式传感器。外圆筒不动，内圆筒在外圆筒内作上、下直
线运动。图c是一个角位移式的结构。极板2的轴由被测物体带
动而旋转一个角位移 度时，两极板的遮盖面积A就减小，因
1而4.11电.20容20 量也随之减小。
4
变面积式电容传感器的特性
变面积式电容传感器的输出特性是线性的， 灵敏度是常数。这一类传感器多用于检测直线位 移、角位移、尺寸等参量。
（调频电路 ）
调频电路将电容式传感器作为 LC 振荡器谐振
回路的一部分，当电容传感器工作时，电容Cx 发 生变化，就使振荡器的频率 f 产生相应的变化。
f 1
2 L0C
5-2
电容式传感器的调频电路与电涡流传感器有
何区别？式中哪些量是变量？
14.11.2020
15
调频（FM）电路
TTL电平的高电平和低电平电压范围分别是多少伏？
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）
14.11.2020
21
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
及结构形式
电容传感器的基本理想公式为
CA0rA
dd
改变A、d、 三个参量中的任意一个量，均可使 平板电容的电容量C 改变。
固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电 容传感器。
14.11.2020
3
一、变面积式电容传感器
图a是平板形直线位移式结构，其中极板1可以左右移动，
称为动极板。极板2固定不动，称为定极板。图b是同心圆筒形
第五章 电容传感器
本章学习电容传感器的原理 及应用，还涉及压力、液位及流 量的测量方法。
14.11.2020
1
第一节 电容式传感器的工作原理 及结构形式
电容传感器的基本理想公式为
CA0rA
dd
上式中，哪几个参量是变量？可以做成哪 几种类型的电容传感器？
14.11.2020
2
第一节 电容式传感器的工作原理
9
变介电常数式电容传感器的用途
根据表5-1，分析不同介质对变介电常数电容器 的影响。在电容器两极板间插入干的纸和潮湿的纸 时，哪一种情况下的电容量大？可以用于测量什么 非电量？
14.11.2020
10
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 的电容变大。
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。
14.11.2020
13
智能化液位限位传感器的设定按钮
正常工作 指示灯 电源 指示灯
超限灯ห้องสมุดไป่ตู้
14.11.2020
设定按钮
14
第二节 电容式传感器的测量转换电路
聚四氟乙烯外套
14.11.2020
11
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。
14.11.2020
12
液位限位传感器 的设定 设定按钮
智能化液位传感器的设 定方法十分简单：
14.11.2020
16
第三节 电容式传感器的应用
电容器的容量受三个因素影响，即：极距x、
相对面积A 和极间介电常数 。固定其中两个变
量，电容量C 就是另一个变量的一元函数。只要 想办法将被测非电量转换成极距或者面积、介电 常数的变化，就可以通过测量电容量这个电参数 来达到非电量电测的目的。
14.11.2020
17
一.电容测厚仪
1.测金属板材的厚度 C1，C2并联，为了克服极板上下波动引起的误差
是变极距式原理
2.测绝缘体厚度 变介电常数式原理，电容量与绝缘薄膜厚度成正比
14.11.2020
18
二、硅微加工加速度传感器
图示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。