系统:SX3051/3351
电容式传感器可以分为变极距型、变面积型和变介质型三种类型。又可按位移的形式分为线位移和角位移两种,每一种又依据传感器极板形状分成平(圆形)板形和圆柱(圆筒)形,虽然还有球面形和锯齿形等其他形状,但一般很少用。其中差动式一般优于单组(单边)式传感器,它具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性高等特点。
电容式传感器具有结构简单、耐高温、耐辐射、分辨率高、动态响应特性好等优点,广泛用于压力、位移、加速度、厚度、振动、液位等测量中。但在使用中要注意以下几个方面对测量结果的影响:
1、减小环境温度、湿度变化(可能引起某些介质的介电常数或极板的几何尺寸、相对位置发生变化);
2、减小边缘效应;
3、减少寄生电容;
4、使用屏蔽电极并接地(对敏感电极的电场起保护作用,与外电场隔离);
5、注意漏电阻、激励频率和极板支架材料的绝缘性。
写出电容传感器的电容量表示公式。常见的电容传感器有哪几种类型?
电容的容量,单位是法拉
,它表示能储存电荷的大小。1法拉是很大的,通常用
微法
或者
皮法
表示,
电容器的基本单位是法拉(F),但是,这个单位太大,在实地标注中很少采用。
其它单位关系如下:
1F=1000mF
1mF=1000μF
1μF=1000nF
1nF
=1000pF
从公式U=Q/C可以看出,电容两端的电压与它的电荷成正比,与他的容量
成反比
。电容制造出来容量就不变化了,它与电容之间的极板面积成正比,与极板距离成反比。
6,常用公式
平行板电容器
公式中C=εS/4πkd平行板电容器的电容C跟
介电常数
ε成正比
跟正对面积成反比
根极板间的距离d成反比
式中k为
静电力常量
介电常数ε由两极板之间介质决定
电容式传感器
按原理:电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量
扭转振动
的
角位移
。
按性质:
电容式传感器基本上可以分成三类:电场传感器、基于
弛张振荡器
的传感器以及
电荷转移
(QT)器件。电容式传感器应用?
电容传感器
具有结构简单、灵敏度高、
分辨力
高,能感受0.01μm甚至更小的位移、无反作用力、
动态响应
好、能实现
非接触测量
、能在恶劣环境下工作等优点,而且随着新工艺、新材料问世,特别是电子技术的发展,使干扰和
寄生电容
等问题不断得以解决,因此越来越
广泛地应用于各种测量中。
电容传感器可用来测量直线位移、角位移、振动振幅(可测至0.05μm微小振幅),尤其适合测量高频振动振幅、精密
轴系
回转精度、加速度等机械量,还可用来测量压力、差压力、液位、料面、成分含量(如油、粮食中的含水量)、
非金属材料
的涂层、油膜等的厚度,测量
电介质
的湿度、密度、厚度等等,在自动检测和控制系统中也常常用来作为位置
信号发生器
。
常见的传感器有哪些类型
电压型压力传感器有:压敏电阻式传感器、
可变电感式压力传感器、
膜盒式压力传感器、
可变电阻式压力传感器、
压力开关型的压力传感器等。
频率型压力传感器有:
电容式及弹性波式压力传感器。
在汽车中应用最广的是压敏电阻式及电容式压力传感器和开关类型的压力传感器。
一、压敏电阻式压力传感器
压敏电阻式压力传感器的传感元件是由位于膜片表面的压敏电阻与硅钢膜片组成。
膜片的周围有四个电阻互相连接,称为惠斯顿电桥电路,比如我们日常用的家电中的电源电路中整流部分一般用的就是惠思登电桥二极管整流电路。
当压力发生变化时,电桥电路电阻发生改变,电桥两端的5V电压发生变化,通过放大电路放大并转换成信号输出给接收设备。
压敏电阻式压力传感器由于其尺寸小、精度高且生产成本低,所以被广泛的应用在轿车及载货车上,也是目前汽车上进气压力传感器中最先进的一种。
但是,半导体元件的缺点是受温度影响较大,所以一般需要加装晶体管温度补偿电路。
电控系统中的进气压力传感器及轨压传感器大部分属于此种压力传感器。
二、膜盒式压力传感器
这种传感器是由很薄的金属片焊接成气压罐,通过气体的正压力或负压力(即抽真空)使膜盒膨胀或收缩,膜片移动时驱动操纵杆移动,膜片经过微分变换器,使其转换成电阻变化形成电信号输出,工作原理类似于机械高压泵上的冒烟限制器。
三、可变电感式压力传感器
该压力传感器主要是由两个线圈产生互感电压,当交变电压通过一个线圈时,通过互感作用使另一个线圈产生互感电压,耦合越紧则输出电压越大,所以,当铁芯向线圈中间移动时,输出信号增大。
四、开关型压力传感器
开关型压力传感器应用比较广泛,一般分薄膜式压力传感器和弹簧管式压力传感器。
1)薄膜式压力传感器:该型传感器普遍用于汽车中的报警电路中,如储气筒压力传感器、机油压力开关、空滤堵塞传感器等等。
该型传感器主要由膜片、弹簧、触点等组成,当压力低于标定值时,膜片在复位弹簧的作用下向下移动,从而使触点闭合,点亮相应报警灯。
2)弹簧管式压力传感器
在以前的旧车型中主要用于机油压力的报警装置中,如EQ1090型载货汽车及WD615发动机的机油压力传感器。
它由动触点、静触点及管型弹簧构成,当机油压力高于规定值时(一般是0.8±0.05kPa)弹簧管受压力驱动,变形较大,使触点分开,报警灯回路被切断,报警灯熄灭,当压力低于规定值时,弹簧管变形较小,触点处于接通状态,报警灯形成回路,使报警灯点亮。
五、电容式压力传感器
该类型传感器是用氧化铝膜片与底板一起形成电容,当有压力作用在膜片上时,膜片产生压力差,经过集成电路处理后产生与压力成正比的可变频率信号。
其实该型传感器就是一个通过改变间隙使两极板之间的电容值发生变化,使谐振频率发生变化,控制装置根据信息的频率便可计算出当时的绝对压力。
该类型压力传感器在轿车中应用较多。
压力传感器除上述部分外,还有如可变电阻式压力传感器、差动变压器式压力传感器等等,之后再一一介绍!
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