《传感器与智能检测技术》课程教案2教学教案

2授课章节第章电容式传感器建议课时

2.1电容式传感器的原理与结构

2.2电容式传感器的测量转换电路授课方式理论知识讲授+石媒体演示+课堂提问讨论所属专业1教学目标掌握电容式传感器的工作原理以及分类2熟悉电容式传感器的测量转换电路R孰来由我才隹咸哭在丁理卜的命田1教学重点电容式传感器的原理及分类2电容式传感器的典型应用教学难点电容式传感器的测量转换电路参考教材《传感器与智能检测技术》秦洪浪郭俊杰主编机械工业出版社教『新课导:小相同的两片铜片以及万用表入』演示接近，用万用表测量两者间的电容量，可以看到，随着二者的靠近，电容量逐片的距离不变，请学生在两学准备形状大将铜者之间逐渐插入塑料薄膜，用万用表测量两者间的到电容量逐渐增大呆持铜片距离不变，将两铜片向水平片互芥渐增大；保方向分开，可以看到，，容量逐渐减小内持铜电.示，引入电容传感器的工作原理容量，可以看万用表显示的电容器的原理与结构通过以上显「的工作原理可以用平板电容器来说明当忽略边缘效应时，其电容为『授课内容』

2.1c二聂二gA_dd电容式传感电容传感器C Ad Ad C电容量与、、三个参量有关当改变、、三个参量中的任意一个容的变化若保持其中任意££两个参量不变，只改变另一个参量，那么该参-换为电容量的变化，那么电容式传感器能分成几种呢？分别是哪些类型？，容量变化的参量的不同，电容传感器可以分为三种类型【课堂提问】「积型电容传感器、变极距型电容传感器、变介电常数型电容传感器由式可知，只型电容式传感器量，都会引起电，A，，B，直线位移式结构极板固定不动称为定极板极板能够左右移动称为物相连当被测物移动时量的变化就能转B A会带动极板发生位移，从而改变与定极板的相互-极板间的电容量发生变化根据引起电改角位移式结构，当动极板围着转轴发生旋转时，两极板的遮盖面积会发生变化变遮盖宙

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1.1变遮盖面充图a是动极板，与被测遮盖面积，b使慢图是位如此周而复始，在双稳态触发器的两输出端各自产生一个宽度受电容G、调制的脉冲波形，实现c/u转换对于差动脉冲宽度调制电路，不论是改变平板电容器的极距或是极板相互遮盖面积，其变化量与输出量都呈线性关系运算放大器式电路运算放大器具有放大倍数K非常大、输入阻抗Z,•很高的特点，因而可以作为电容传感器比较理想的测量电路,见教材第16页图2-8,C,为电容传感器

2.3电容式传感器的应用实例电容器的电容量受到三个因素的影响，艮K极距、相互遮盖面积和极间介电常数，固定其中的两个变量，电容量就是另一个变量的一元函数只要想办法将被测非电量转换成极距、面积或者介电常数的变化，就能通过测量电容量这个参数来达到非电量电测的目的电容传感器的用途有很多，例如可以利用面积变化的原理，测量直线位移、角位移，构成电子千分尺;利用介电常数变化的原理，测量环境相对湿度、液位、物位;利用极距变化的原理，测量压力、振动等等

23.1电容料位计172-9o电容料位计原理图见教材第页图

1.被测物料为导电体图（a）所示，电容料位计以直径为d的不锈钢或紫铜棒做电极，外套聚四氟乙烯塑料绝缘套管将其插在储液罐中，此时导电介质本身为外电极，内、外电极极距为聚四氟乙烯塑料绝缘套管的厚度，当料位发生变化时，内、外极板的相对面积发生变化，从而使电容量随之变化

2.被测物料为绝缘体图（b）所示，电容料位计可采用裸电极作为内电极，外套以开有液体流通孔的金属外电极，通过绝缘环装配当被测液体的液面在两个电极间上下变化时，电极间介电常数不同的两种介质（上面部分为空气，下面部分为被测液体）的高度发生变化，从而使得电容器的电容量改变被侧液位的高度正比于电容器电容量的变化

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3.2电容式厚度传感器2-10电容测厚仪工作原理如图所示

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3.3电容式差压传感器182-11见教材第页图为一种小型差动式电容压力传感器

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3.4电容式湿度传感器电容式湿度传感器有效利用了两个电极间的电容量随湿度变化的特性，其基本结构如图2T2所示『课堂小结』本节课介绍了电容式传感器的原理、结构及分类，通过三种电容式传感器的测量转换电路说明了如何将电容的变化转换为电压、电流、频率等信号的变化，并介绍了电容式传感器在工程上的典型应用实例『作业布置』酒后思考题与习题『教学后记』。