电容式接近开关的使用(物位检测)复习课程

检测技术复习题库⼀、填空题1.检测：在各类⽣产、科研、试验及服务等各个领域为及时获得被测、被控对象的有关信息⽽实时或⾮实时地对⼀些参量进⾏定性检查和定量测量。

2.测量结果＝测量数值.测量单位3.请将下⾯的测量的基本要素图填写相应的基本要素4.⾃感式电感传感器常见的形式有、、。

5.电容器的容量受三个因素影响，即、和。

6.热电偶测温条件：只有当热电偶的，且的温度也时，才会产⽣电势，热电偶才能进⾏温度测量。

7.热电偶回路的热电动势只与组成热电偶的及有关；与热电偶的、、⽆关。

8.电容传感器采⽤差动形式时，可以使 __ ___提⾼近⼀倍，也可使也得到改善。

使得外界的影响诸如、、等基本能相互抵消。

9.正常⼈的体温为37°C，则此时的华⽒温度约为，热⼒学温度约为____。

10.对⾦属物体⽽⾔，⼤可不必使⽤易受⼲扰的接近开关，⽽选择___ __ 接近开关。

因此只有在测量含⽔绝缘介质时才选择接近开关。

11.应变⽚可分为及两⼤类。

12.灵敏度的定义：。

13.分辨率的定义：。

14.线性度的定义：。

15.误差的定义：。

16.绝对误差的定义：。

17.相对误差的定义：。

18.重复性的定义：。

19.回程误差的定义：。

20.精度等级⾼低仅说明该检测仪表的引⽤误差最⼤值的⼤⼩，它决不意味着该仪表某次实际测量中出现的具体误差值是多少。

21.检测仪表产⽣的测量误差不仅与所选仪表精度等级G有关，⽽且与所选仪表的量程有关。

通常量程L和测量值X相差愈⼩，测量准确度较⾼。

实际⼯作中⼀般把被测量指⽰范围选择在仪表标度尺满刻度的2/3以上，以确保测量误差较⼩22.容许误差是指检测仪器在规定使⽤条件下可能产⽣的最⼤误差范围。

检测仪器的准确度、稳定度等指标都可⽤容许误差来表征。

23.测量误差按表⽰⽅法分类分为____________和____ ____ _。

24.⾓编码器的基本类型和。

25.误差主要来源有____________________26.直流电桥只能测量__________，交流电桥能测量________27.变⾯积型可以分为哪两种类型28.⾓编码器的基本类型29.⾓编码的能在那些应⽤地⽅30.绝对式编码器的分类31.电感式接近开关只能检测（）材料，因⽽不能应⽤于（）材料的检测。

电容式接近开关原理电容式接近开关是一种常用的非接触式探测器件，可以用于检测金属和非金属物体的接近和远离，并将其转换成电信号输出，具有灵敏、可靠、精确等特点。

本文将详细介绍电容式接近开关的原理、构造、应用、特点等相关知识。

电容式接近开关的原理是利用物体与传感器之间的电容变化来检测接近与远离。

传感器由两个金属电极组成，当感应物体接近时，物体和电极之间就会形成一个电容，并在传感器内部形成一个电容回路。

当物体远离时，电容回路就会断开。

由于电容值与物体与电极之间的距离成反比关系，因此通过测量电容值的变化，就可以确定物体与电极之间的距离，从而实现接近开关的控制。

电容式接近开关的探测范围是非常有限的，通常不超过10mm，这就要求被探测物体必须非常接近传感器才能被检测到。

感应物体的电性能对电容式接近开关的探测距离也有影响。

具有高电导率的物体和导电性的表面会增强电容，从而增加感应距离。

电容式接近开关主要由传感器、振荡器和输出电路三部分组成。

1.传感器传感器是电容式接近开关的核心部件，由两片平行放置的金属电极组成，通常为铜片或铝片，电极之间留有微小的间隙，形成电容回路。

当感应物体接近电极时，物体和电极之间的距离减小，从而使电容值增加，进而使接近开关的输出信号发生变化。

2.振荡器振荡器是电容式接近开关的另一个重要组成部分。

振荡器中包含了一些元件，如晶体管、电容器和电阻器等，用来产生一定频率的交流信号。

振荡电路对感应物体的距离变化非常敏感，只要感应物体的距离发生微小变化，振荡频率就会发生变化，从而输出信号的状态也会发生变化。

3.输出电路输出电路是电容式接近开关的第三部分，用于将传感器接收到的信号转换成可靠的数字信号输出。

通常采用开关管或三极管等电子元件实现信号的放大和处理。

电容式接近开关广泛应用于各种自动控制系统中，例如工业生产自动化、流水线生产、机床加工、电器自动化等领域。

其主要应用包括：1.位置检测：电容式接近开关可以用于检测物体的位置，例如在流水线上用来检测物体是否到达指定位置。

山西冶金高级技工学校教案（首页）课题电容式接近开光授课班级授课时间2015-6-5学习目标1．电容式接近开光的结构及其原理。

2．电容式接近开光主要技术指标。

3．电容式接近开光的等效电路。

学习重难点电容式接近开光主要技术指标教学准备教学课件教学内容纲要教学方法一、电容式接近开光的原理这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。

这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。

当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。

这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。

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。

，教案（续页）教学内容纲要教学方法电容式传感器的感应面由两个同轴金属电极构成，很像“打开的”电容电极，该两个电极构成一个电容，串接在RC振荡回路内。

当一个目标朝着电容器的电极靠近时，电容器的容量增加。

通过后极电路的处理，将停振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。

该传感器能检测到金属物体，也能检测到非金属物体，对金属物体可获得最大的动力作距离，对非金属物体动作距离决定于材料的介电S教案（续页）教学内容纲要教学方法基本工作原理平行板电容器δεεδεSS C r 0==0ε--真空的介电常数；()()cm PF cm F /6.31/10941110ππε=⨯⨯=； ε--电容极板间介质的介电常数；r ε-- 介质的相对介电常数，对于空气，1=r ε单位：1法拉（F ）=106微法（µF ）=1012皮法（PF ）或微微法（µµF）2. 变面积型电容式传感器δεδεabS C ==0 ()x b C b x a S C ∆⋅-=∆-==δεδεδε0 x bC C C ∆⋅=-=∆δε0灵敏度：↓↑=∆∆↑=δεb x C K （与a 的大小无关） 问题：极板间距δ能否很小？不能 3. 变介质介电常数型电容式传感器 （1）电容式液面计（液位传感器）h 1— 待测液面高度教案（续页）教学内容纲要教学方法⎪⎭⎫ ⎝⎛=r R h C ln 2111επ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛=r R h h r R h C ln )(2ln 221222επεπ ())(ln 2ln 2ln )(2ln 2111212211121h f Kh A h r R r R h r R h h r R h C C C =+=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=εεπεπεπεπ结论：传感器的电容量C 与液位高度h 成正比。

电容式接近开关及其应用作者：邓重一1 引言随着我国经济的快速发展，现代城市人口的增加、城市范围的扩大，能源紧张问题越来越突出了。

特别是水资源，它与工农业生产以及人民的生活息息相关，由于一些地区以前无计划性地乱的开采，出现了缺水的现象。

如何有效地管理和节约用水是当务之急。

本文利用电容式接近开关和其它器件设计了一种控制水龙头开与关的系统。

本系统具有控制灵敏、使用方便、工作寿命长的特点。

2 电容式接近开关介绍电容式接近开关属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数ε发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。

被这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn（Sn为电容式接近开关的标准检测距离）的位置动作。

这里选用的是浙江省洞头县光电开关厂生产的CLG型M18×70标准结构的开关。

它的外型图与尺寸标示图分别如图1与图2所示。

图1 CLG型M18×70电容式接近开关外型图图2CLG型M18×70标准结构开关外部尺寸图操作参数如表1所示。

部分常用材料介电常数如表2所示。

3系统组成及设计过程系统组成框图如图3所示，从框图可以看出控制信号的流程：当人或其它物体接近电容式接近开关时，等效电容的容量值会发生变化，从而改变LC振荡器的振荡频率，F/V电路将LC振荡器输出的频率量转化成电压量后，交给信号处理电路，该部分将电压信号进行一系列的处理（包括：放大、整形等）后传给开关量变换电路，开关量转换电路实际上是A/D 转换器，它将模拟电压转换为数字量，水龙头控制电路由开关量转换电路的输出量控制，它产生控制信号控制水龙头的开与关。