广第5章电容式传感器 电容式角位移传感器原理图 板间的有效覆盖面积就发生改变,从而改Cn=EE,S 当动极板有一个角位移θ时,与定极 (5-8) 变了两极板间的电容量。当00时,则 0 er介质相对介电常数; d—两极板间距离; S—两极板间初始覆盖面积。 当+0时 6 动极板 丌 0(5-9) 定极板 图5-6电容式角位 C与角位移0呈线性关系。 移传感器原理图
第5章 电容式传感器 当动极板有一个角位移θ时，与定极 板间的有效覆盖面积就发生改变，从而改 变了两极板间的电容量。当θ=0时，则 0 0 0 0 d S C r = (5-8) εr——介质相对介电常数； d0——两极板间距离； S0—两极板间初始覆盖面积。 图5-6 电容式角位 移传感器原理图 动 极 板 定 极 板 当θ≠0时 0 0 0 0 0 1 C C d S C r = − − = （5-9） C与角位移θ呈线性关系。 电容式角位移传感器原理图
第5章电容式传感器 513变极板间介质型电容式传感器 用于测量液位高低的结构原理图。设被测介质的介电常数为a1 液面高度为h,变换器总高度为H,内筒外径为d,外筒内径为D,此时 变换器电容值为 2nC, h 2TE(H-h (5-10) 2n81+2zh-6)=c+26-6 D n H 8空气介电常数; 2na C由变换器的基本尺寸 D 决定的初始电容值,即 电容增量正比于被测液位高h 图5-7电容式液位变 换器结构原理图
第5章 电容式传感器 5.1.3 用于测量液位高低的结构原理图。设被测介质的介电常数为ε1， 液面高度为h, 变换器总高度为H，内筒外径为d，外筒内径为D，此时 变换器电容值为 1 1 1 0 2 2 ( ) 1 1 2 2 ( ) 2 ( ) 1 1 1 h H h C D D n n d d H h h C D D D n n n d d d − = + − − = + = + ε——空气介电常数； C0—由变换器的基本尺寸 决定的初始电容值, 即 d D n H C 1 2 0 = (5-10) 图5-7 电容式液位变 换器结构原理图 D d H h 1 电容增量正比于被测液位高h
第5章电容式传感器 用途:可以用来测量纸张、绝缘薄膜等的厚度,也可用来 测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体介质的湿度。 图58是一种常用的结构形式。图中两平行电极固定不动,极距为d,相对介 电常数为ε2的电介质以不同深度插入电容器中,从而改变两种介质的极板覆 盖面积。传感器总电容量C为 C=C+o L =E06- oL)+erL 5-1) n2 L0和预0极板的长度和宽度 L一第二种介质进入极板间的长度 若电介质ar1=1,当L=0时,传 图5-8变介质型电容式传感器 感器初始电容C0=80rL0b010
第5章 电容式传感器 用途:可以用来测量纸张、绝缘薄膜等的厚度， 也可用来 测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体介质的湿度。 0 1 0 2 0 0 1 2 ( ) d L L L b C C C r r − + = = + (5-11) 图5-8 变介质型电容式传感器 L0 L d 0 r1 r2 L0和b0——极板的长度和宽度； L—第二种介质进入极板间的长度 若电介质εr1=1, 当L=0时，传 感器初始电容C0=ε0εrL0b0/d0。 图5-8是一种常用的结构形式。 图中两平行电极固定不动，极距为d0，相对介 电常数为εr2的电介质以不同深度插入电容器中，从而改变两种介质的极板覆 盖面积。 传感器总电容量C
第5章电容式传感器 阝当被测介质ar2进入极板闻L深度后,引起电容相对变化量为 △CC-(o(2-1)L (5-12) 0 0 电容量的变化与电介质ea的移动量L成线性关系
第5章 电容式传感器 0 2 0 0 0 ( 1) L L C C C C C r − = − = (5-12) 电容量的变化与电介质εr2的移动量L成线性关系。 当被测介质εr2进入极板间L深度后，引起电容相对变化量为
第5章电容式传感器 表5-1电介质材料的相对介电常数 材料 相对介电常数E 材料 相对介电常数en 真空 1.00000 硬橡胶 4.3 其它气体 石英 4.5 纸 2.0 玻璃 5.3~7.5 聚四氟乙烯 陶瓷 5.5~7.0 石油 2.2 盐 聚乙烯 2.3 云母 8.5 硅油 2.7 三氧化二铝 8.5 米及谷类 乙醇 20~25 环氧树脂 3.3 乙二醇 35~40 石英玻璃 3.5 甲醇 37 二氧化硅 丙三醇 47 纤维素 3.9 水 80 聚氯乙烯 4.0 钛酸钡 1000~10000
第5章 电容式传感器 表5-1 电介质材料的相对介电常数