文档介绍：传感器技术-第四章-电容式传感器
变面积型电容传感器
当动极板相对于定极板平移Δl 时，其电容量为
呈线性关系
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电容相对变化量为:
灵敏度:
调宽电路
利用对传感器电容的充放电使电路输出脉冲的宽度随传感器电容量变化而变化
通过低通滤波器就能得到对应被测量变化的直流信号
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差动脉冲调宽电路原理图
Q
B
Q
VD
2
VD
1
A
R
2
R
1
F
G
C
1
C
2
A
2
A
1
u
AB
U
r
双稳态
触发器
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uAB经低通滤波后，就可得到一直流电压U0为
式中 UA、UB──A点和B点的矩形脉冲的直流分量；
T1、T2 ──分别为C1和C2的充电时间；
U1──触发器输出的高电位。
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C1、C2的充电时间
式中 Ur──触发器的参考电压
设R1=R2=R，则得
结论：输出的直流电压与传感器两电容差值成正比
差动变极距型
差动变面积型
特性：差动脉冲调宽电路能适用于任何差动式电容式传感器
并具有理论上的线性特性
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优 点：
采用直流电源，其电压稳定度高
不存在稳频、波形纯度的要求
也不需要相敏检波与解调等
对元件无线性要求
经低通滤波器可输出较大的直流电压
对输出矩形波的纯度要求也不高
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运算放大器式电路
最大特点：能克服变极距型电容传感器的非线性
Cx是传感器电容
C是固定电容
u0是输出电压信号
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运算放大器式电路原理图
ui
C
-
A
C
x
∑
～
u
0
由运算放大器工作原理可知
结论：从原理上保证了变极距型电容式传感器的线性
前提：假设放大器开环放大倍数A=，输入阻抗Zi=
实际仍然存在一定的非线性误差，
但一般A和Zi足够大，所以这种误差很小。
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调频电路
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当被测信号为零时，△C=0，振荡器有一个固有振荡频率f0，
当被测信号不为零时，△c≠0，此时频率为
具有较高的灵敏度，
易于用数字仪器测量，并能与计算机通讯，抗干扰能力强
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电容式传感器的应用
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随着电容式传感器应用问题的完善解决，它的应用优点十分明显
（1） 分辨力极高 ，能测量低达 10-7的电容值或 ( ∆C/C)=100~200%的相对变化量，因此尤其适合微信息检测；
(2)动极质量小，可无接触测量；自身的功耗、发热和迟滞极小， 可获得高的静态精度和好的动态特性
( 3）结构简单 ,不含有机材料或磁性材料，对环境 除高湿外 的适应性较强； 过载能力强。
P
2
玻璃盘
镀金层
金属
膜片
C
2
电极引线
p
1
C
1
电容式差压传感器
结构简单、灵敏度高、响应速度快(约100ms)
能测微小压差(0～)、真空或微小绝对压力.
测真空或微小绝对压力时需把膜片的一侧密封并抽成高真空(10-5Pa)即可
为何种类型电容传感器？
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2
3
1
B
面
A
面
5
4
6
C
x
1
C
x
2
1、5 －固定极板 2－壳体 3－簧片 4 －质量块 6－ 绝缘体
A、B面为可动极板
精度较高，频率响应范围宽，量程大，可以测很高的加速度
电容式加速度传感器
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a)测振幅
b)测轴回转精度和轴心偏摆
被测物
振动
电容式
传感器
被测轴
电容式
传感器
电容式位移传感器应用
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电荷平衡式位移传感器
VR为不变的等幅方波信号， VM与VR反向幅值可变，其幅值与测头的位置成比例
已在类似于孔径测量仪等便携式测量工