物联网传感技术——电容式传感器
电容式传感器
- 电容式传感器不但应用到位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量,而且还逐步扩大到用于压力、压差、液位、物位或成分含量等方面的测量。
- 主要特点:
(1)小功率、高阻抗。
(2)小的静电引力和良好的动态特性。
(3)与电阻式传感器相比,电容式传感器本身发热影响小。
(4)可以进行 非接触测量。
(5)结构简单,适应性强,可在温度变化较大或者具有各种辐射的恶劣环境中工作。 - 主要缺点:
(1)输出具有 非线性。
(2)寄生电容 的影响往往降低传感器的灵敏度和精度。
1. 工作原理与分类
基本工作原理:
只要被测物理量的变化能使电容器中 任意一个参数 产生相应改变而 引起电容变化,再通过一定的测量线路将其转换为有用的 电信号输出,即可根据这种输出信号大小来判定被测物理量的大小。分类:
(1)变间隙式 ,一般用来测量微小的线位移(小至0.01微米~零点几毫米)
(2)变面积式, 一般用于测量角位移(从一角秒至几十度)或较大的线位移
(3)变介电常数式, 用于固体或液体的物位测量,也用于测定各种介质的湿度、密度等状态参数。
2. 主要特性
2.1 特性曲线、灵敏度、非线性
(1)分析变间隙式
(2)变面积式
(3)变介电常数式
注:另外一种变介电常数的电容式传感器
2.2 高阻抗、小功率
- 怎样减小阻抗??
- “漏电阻” 的概念??
2.3 寄生电容的干扰及防止
- 定义??
在任何两个导体之间均可构成电容联系,因此电容式传感器除了极板间的电容外,极板还可能与 周围 物体(包括仪器中各种元件甚至人体)产生电容联系。这种附加的电容联系,称之为寄生电容。
- 解决办法??
3. 电容式传感器的应用
3.1 电容式压差传感器
这种传感器的最大特点是承受过压能力极强,特别适用于管道中绝对压力很高但压差很小的所谓 “高线压低压差” 的情况。
该传感器精度高、耐振动、耐冲击、可靠性高、寿命长、但制造工艺要求很高,尤其是张紧膜片的焊接是一工艺难题。
3.2 电容式液位传感器
3.3 电容式位移传感器
高灵敏度电容位移传感器采用 非接触方式 精确测量微位移和振动幅度。
4. 习题
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