3、变介电常数型电容传感器 变介电常数型电容式传感器大多用来测量电介质的厚度、液位 还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量介 质材料的温度、湿度等。 ■若忽略边缘效应，单组式平板形厚度传感器如下图，传感器的 电容量与被测厚度的关系为 ab (8-6)/E。+8./E 厚度传感器
3、变介电常数型电容传感器 变介电常数型电容式传感器大多用来测量电介质的厚度、液位， 还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量介 质材料的温度、湿度等。 ◼若忽略边缘效应，单组式平板形厚度传感器如下图，传感器的 电容量与被测厚度的关系为 δx 厚度传感器 C1 C2 C3 C ( )/ / x 0 x ab C − + =
■若忽略边缘效应，单组式平板形线位移传感器如下图，传感 器的电容量与被位移的关系为 板 bl b(a-1,) (8-8)/8+δ18 a、b、:固定极板长度和宽度及被测物进入两极板间的长度； 6两固定极板间的距离； 5x、￡、被测物的厚度和它的介电常数、空气的介电常数
◼若忽略边缘效应，单组式平板形线位移传感器如下图，传感 器的电容量与被位移的关系为 C1 C2 C3 C C4 0 0 / ( ) ( )/ / x x x x bl b a l C − + − + = a、b、lx :固定极板长度和宽度及被测物进入两极板间的长度 ； δ:两固定极板间的距离； δx、ε、ε0 :被测物的厚度和它的介电常数、空气的介电常数 。 l 平 板 形 l x
■若忽略边缘效应，圆筒式液位传感器如下图，传感器的电容 量与被液位的关系为 2r2 液位传感器 2πEoh 2π8nh 2π(e-)h =A+Khy n(52/) ln(5/i)》 lh/i)》 2π(8-0） In(r/n) 可见，传感器电容量与被测液位高度h成线性关系。 注意事项：若电极之间的被测介质导电，电极表面应涂盖绝缘层 (如0.1mm的聚四氟乙烯等)
◼若忽略边缘效应，圆筒式液位传感器如下图，传感器的电容 量与被液位的关系为 液位传感器 h C1 C C2 x x A Kh r r h r r h C = + − = + ln( / ) 2 ( ) ln( / ) 2 2 1 0 2 1 0 可见，传感器电容量C与被测液位高度hx成线性关系。 注意事项：若电极之间的被测介质导电，电极表面应涂盖绝缘层 （如0.1mm的聚四氟乙烯等）。 2r1 2r2 hx ln( / ) 2 2 1 0 r r h A = ln( / ) 2 ( ) 2 1 0 r r K − =
第二节转换电路 一、电容式传感器等效电路 ☒☒XXX☒☒☒X☒☒ 图4-4放置云母片的电容传感器原理图 L包括引线电缆电感和电容式传感器本身的电感： 由引线电阻、极板电阻和金属支架电阻组成： C为传感器本身的电容； C,为引线电缆、所接测量电路及极板与外界所形成的总寄生电容； R是极间等效漏电阻，它包括极板间的漏电损耗和介质损耗、极板与外界间的 漏电损耗介质损耗，其值在制造工艺上和材料选取上应保证足够大
一、电容式传感器等效电路 L包括引线电缆电感和电容式传感器本身的电感： r由引线电阻、极板电阻和金属支架电阻组成； C0为传感器本身的电容； Cp为引线电缆、所接测量电路及极板与外界所形成的总寄生电容； Rg是极间等效漏电阻，它包括极板间的漏电损耗和介质损耗、极板与外界间的 漏电损耗介质损耗，其值在制造工艺上和材料选取上应保证足够大。 C0 Cp Rg L r 第二节 转换电路
讨论： ●在低频时，传感器电容的阻抗非常大，因此和的影响可以 忽略。其等效电路可简化为图4-4b,其中等效电容Ce=C+Cp 等效电阻Re≈Rg ●在高频时，传感器电容的阻抗变小，因此和的影响不可忽 略，而漏电的影响可忽略。其等效电路简化为图4-4c。其中 Ce=C+Co,而re≈r。 ●电容式传感器的等效电路存在一谐振频率，通常为几十MHz。 供电电源频率必须低于该谐振频率，一般为其1/3~1/2，传感 器才能正常工作
Ce Re L re Ce 讨论： ⚫在低频时，传感器电容的阻抗非常大，因此L和r的影响可以 忽略。其等效电路可简化为图4-4 b，其中等效电容Ce=C0+Cp， 等效电阻Re≈Rg。 ⚫在高频时，传感器电容的阻抗变小，因此L和r的影响不可忽 略，而漏电的影响可忽略。其等效电路简化为图4-4 c。其中 Ce=C0+Cp，而re≈r。 ⚫电容式传感器的等效电路存在一谐振频率，通常为几十MHz。 供电电源频率必须低于该谐振频率，一般为其1/3～1/2，传感 器才能正常工作