文档介绍：第3章电容式传感器
§3-1 电容式传感器工作原理
电容式传感器是把被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。
电容式传感器不但广泛用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量,而且还逐步地扩大到用于压力、差压、液位、物位或成份含量等方面的测量。
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用两块金属平板作电极可构成电容器,当忽略边缘效应时,其电容C为
S—极板相对覆盖面积;
d—极板间距离;εr—相对介电常数;
ε0 —真空介电常数,ε0 =;
ε—电容极板间介质的介电常数。
δ、S和εr中的某一项或几项有变化时,就改变了电容C0、d或S的变化可以反映线位移或角位移的变化,也可以间接反映压力、加速度等的变化; εr 的变化则可反映液面高度、材料厚度等的变化。
S
d
ε
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一、变面积(S)型
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二、变介质介电常数型
变介电常数型电容式传感器大多用来测量电介质的厚度、液位,还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量介质材料的温度、湿度等。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。
几种介质的相对介电常数
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若忽略边缘效应,圆筒式液位传感器如下图,传感器的电容量与被液位的关系为
液位传感器
h
C1
C
C2
可见,传感器电容量C与被测液位高度hx成线性关系。
2r2
2r1
hx
例某电容式液位传感器由直径为40mm和8mm的两个同心圆柱体组成。储存灌也是圆柱形,直径为50cm,。被储存液体的εr =。计算传感器的最小电容和最大电容以及当用在储存灌内传感器的灵敏度(pF/L)
解:
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三、变极板间距(d)型
从图中可以看到,为了提高灵敏度,应使当d0小些还是大些?当变间隙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?
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差动电容传感器
非线性误差:
灵敏度:
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1. 测量误差:对某一参数进行测量时,由于各种因素的影响,使测量值与被测参数的真值之间存在一定的差值,此差值就是测量误差。
测量误差的产生原因主要有四个方面:①测量方法;②测量设备;③测量环境;④测量人员素质。
2. 研究测量误差的意义
正确认识测量误差的性质与分析测量误差产生的原因,寻求最大限度地减小与消除测量误差的途径。寻求正确处理测量数据的理论和方法,以便在同样条件下,能获得最精确最可靠地反映真值的测量结果。
俗话说,差之毫厘,失之千里,一个小数点的错位,一个量纲的不正确,有可能导致巨大的浪费、失败、甚至造***员伤亡等。
补充: 测量误差有关概念
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