传感器与检测技术第2章(2)-电容传感器应用Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望例例 电容式称重传感器电容式称重传感器电容式称重传感器电容式称重传感器电容式称重传感器的结构形式很多，基本原理都电容式称重传感器的结构形式很多，基本原理都是利用是利用弹性敏感元件受压后变形弹性敏感元件受压后变形，引起电容随外，引起电容随外加重量的变化而变化。加重量的变化而变化。称重时，弹性元件受力变称重时，弹性元件受力变形，使动极板发生位移，形，使动极板发生位移，导致传感器电容量变化。导致传感器电容量变化。配接调频式电路，就会引配接调频式电路，就会引起振荡器的振荡频率变化，起振荡器的振荡频率变化，频率信号经计数、编码，频率信号经计数、编码，传输到显示部分。传输到显示部分。绝缘材料绝缘材料定极板定极板动极板动极板极板支架极板支架弹性体弹性体电容式称重传感器电容式称重传感器F在弹性钢体上高度相同处打一排孔，在孔内形成在弹性钢体上高度相同处打一排孔，在孔内形成一排平行的平板电容，当称重时，钢体上端面受一排平行的平板电容，当称重时，钢体上端面受力，圆孔变形，每个孔中的电容极板间隙变小，力，圆孔变形，每个孔中的电容极板间隙变小，其电容相应增大。由于在电路上各电容是并联的，其电容相应增大。由于在电路上各电容是并联的，因而输出反映的结果因而输出反映的结果是平均作用力的变化，是平均作用力的变化，测量误差大大减小测量误差大大减小（误差平均效应）（误差平均效应）两个两个固定极板固定极板间有一个用弹簧片支撑的质间有一个用弹簧片支撑的质量块量块mm，质量块的两端面经抛光后作为，质量块的两端面经抛光后作为动动极板极板，当传感器测量，当传感器测量竖直方向竖直方向的振动时，的振动时，由于由于mm的惯性作用，使其相对固定电极产的惯性作用，使其相对固定电极产生位移，两个差动电容器生位移，两个差动电容器C C1 1和和C C2 2的电容发的电容发生相应的变化生相应的变化, ,其中一个变大，另一个变小。其中一个变大，另一个变小。 例例 电容式加速度传感器电容式加速度传感器电容式加速度传感器电容式加速度传感器弹簧片弹簧片弹簧片弹簧片定极板定极板定极板定极板2 2 2 2质量块（动极板）质量块（动极板）定极板定极板定极板定极板1 1 1 1绝缘体绝缘体绝缘体绝缘体aC1C2m 电容式液位计电容式液位计 电容式液位计利用液位高低变化影响电容电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量。依此原理器电容量大小的原理进行测量。依此原理还可进行其它形式的物位测量。还可进行其它形式的物位测量。对导电介对导电介质和非导电介质都能测量，质和非导电介质都能测量，此外还能测量此外还能测量有倾斜晃动及高速运动的容器的液位。不有倾斜晃动及高速运动的容器的液位。不仅可作液位控制器，还能用于连续测量。仅可作液位控制器，还能用于连续测量。 (1) (1)安装形式安装形式电容式液位计的安装形式因电容式液位计的安装形式因被测介质性质不同而有差别被测介质性质不同而有差别右图为用来测量导电介质右图为用来测量导电介质的单电极电容液位计，它只的单电极电容液位计，它只用一根电极作为电容器的内用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外体和容器壁构成电容器的外电极。电极。 1-1-1-1-内电极；内电极；内电极；内电极；2-2-2-2-绝缘套绝缘套绝缘套绝缘套右图为用于测量非导电右图为用于测量非导电介质的同轴双层电极电介质的同轴双层电极电容式液位计。内电极和容式液位计。内电极和与之绝缘的同轴金属套与之绝缘的同轴金属套组成电容的两极，外电组成电容的两极，外电极上开有很多流通孔使极上开有很多流通孔使液体流入极板间。液体流入极板间。 1、2-内、外电极；内、外电极； 3-绝缘套；绝缘套； 4-流通孔。流通孔。湿度测量湿度测量湿敏电容湿敏电容一般用高分子薄一般用高分子薄膜电容制成的，常用的高膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等酰亚胺、酪酸醋酸纤维等.HM1500HM1500HM1500HM1500湿度传感器湿度传感器湿度传感器湿度传感器当环境湿度发生改变时，湿敏电容的当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电介电常数常数发生变化，使其电容量也发生变化，发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。其电容变化量与相对湿度成正比。电容式键盘电容式键盘常规的键盘有机械按键和电容按键两种。常规的键盘有机械按键和电容按键两种。电容式键盘是基于电容式键盘是基于电容式开关电容式开关的键盘，原理是的键盘，原理是通过按键改变电极间的距离产生电容量的变化，通过按键改变电极间的距离产生电容量的变化，暂时形成震荡脉冲允许通过的条件。这种开关暂时形成震荡脉冲允许通过的条件。这种开关是无触点非接触式的，磨损率极小。是无触点非接触式的，磨损率极小。利用变极距型电容传感利用变极距型电容传感器实现信息转换器实现信息转换电容传声器电容传声器驻极体电容传声器驻极体电容传声器大膜片电容传声器大膜片电容传声器传声器（传声器（MicrophoneMicrophone）即话筒，即话筒，音译作音译作麦克风麦克风，目前使用的话筒大多是目前使用的话筒大多是动圈式和电容式。动圈式和电容式。电容传声器电容传声器以振膜与后以振膜与后极板间的电容量变化通极板间的电容量变化通过前置放大器变换为输过前置放大器变换为输出电压。出电压。电容近炸引信电容引信工作机理有别于无线电引信、光电容引信工作机理有别于无线电引信、光引信、磁引信，它不靠发射和接收光波、引信、磁引信，它不靠发射和接收光波、电磁波工作，而是利用物体之间建立的静电磁波工作，而是利用物体之间建立的静电场。当两个物体作相对运动时，静电场电场。当两个物体作相对运动时，静电场发生扰动，电容引信感应极间的有效电容发生扰动，电容引信感应极间的有效电容量发生变化，引信电路检测这种变化，从量发生变化，引信电路检测这种变化，从而感知目标存在和相对位置，通过信息检而感知目标存在和相对位置，通过信息检测、信号处理、形成启爆信号，适时引爆测、信号处理、形成启爆信号，适时引爆战斗部。对空中目标电容引信基本原理如战斗部。对空中目标电容引信基本原理如图所示。图所示。