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1、传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 n学习目标： 使学生了解电容式传感器的工作原理 、测量电路及应用电路。 n学习重点： （1）电容式传感器的工作原理； （2）电容式传感器的测量电路和应用 。 n学习难点： 电容式传感器的测量电路和应用。 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 任务提出： 各种汽车、飞机的仪表盘上都有 油箱油量的指示表，它是驾驶员要掌 握的重要参数之一检测油箱液位 的高低 。 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 资讯 电容式传感器是把被测非电量转换为电容量变化的 一种传感器。它具有高阻抗，小功率；动态范
2、围大，响 应速度快；几乎没有零漂；结构简单、适应性强，可在 恶劣的环境下使用等优点，但它具有分布电容影响严重 的缺点。 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 电容式传感器的工作原理 平板式电容器的电容量： A为两极板相互覆盖的有效面 积；d为两极板间的距离；为 极板间介质的介电常数。 变间隙式（或变极距式） 变面积式 变介电常数式 + + + d A 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 各种电容式传感器的结构示意图 变极距()型：(a)、(e)；变面积(S)型：(b)、(c)、(d)、(f)、(g)、（h）； 变介电常数()型：（i）（l） 传
3、 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 一、变间隙式电容传感器 d d d d 取值不能大，否则取值不能大，否则 将降低灵敏度将降低灵敏度, ,实际应实际应 用常采用差动式结构用常采用差动式结构 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 差动式结构优点： 1、减小非线性误差 2、提高传感器灵敏度 3、减小寄生电容的影响 4、减小温度、湿度等环境因素的影响 C2 C1 d1d2 0 0 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 指纹识别所需电容传感器包含一个大约有数万 个金属导体的阵列，其外面是一层绝缘的表面 ，当用户的手指放在上面时，
4、金属导体阵列/绝 缘物/皮肤就构成了相应的小电容器阵列。它们 的电容值随着脊（近的）和沟（远的）与金属 导体之间的距离不同而变化。 应用 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 直线位移型电容传感器 角位移型电容传感器 二、变面积式电容传感器 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 变介电常数式电容传感器 三、变介电常数式电容传感器 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 应用：测量头构成电容器的一个极板，另一个极 板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和 接近开关
5、的介电常数发生变化，使得和测量头相 连的电路状态也随之发生变化.接近开关的检测物 体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或 粉状物体 振荡电 路 感应电极 被测物体 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 电容 式传 感器 的测 量电 路 电桥电路 运放电路 双T电路 调频（谐振）电路 脉冲宽度调制电路 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 电容式液位传感器的外形图 电容式液位传感器的外形图，主要有棒式和缆式两种 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 电容式液位传感器探头类型及应用 探头类头类型典型应应用 金属裸棒探头头非
6、导电导电介质质导电导电容器 全绝缘绝缘棒式探头头导电导电介质质或非导电导电介质质导电导电容器 带带同轴轴接地管金 属裸棒探头头 介电电常数5的非导电导电非结结晶液体介质质；非导电导电非结结晶液体介质质非导电导电容器 ；非导电导电非结结晶液体介质质容器虽导电虽导电 但径向尺寸较较小且形状不规则规则 带带同轴轴接地管全 绝缘绝缘探头头 导电导电非结结晶液体介质质容器导电导电但径向尺寸较较小且形状不规则规则 金属裸缆缆探头头非导电导电介质质导电导电容器 全绝缘缆绝缘缆 式探头头导电导电介质质或非导电导电介质质大型导电导电容器 带带参考电电极金属 裸棒双杆探 头头 非导电导电易结结晶液体介质质非导电导
7、电容器 带带参考电电极全绝绝 缘缘棒式双杆 探头头 导电导电且易结结晶液体介质质非导电导电容器；导电导电且易结结晶液体介质质容器导电导电但 径向尺寸较较小且形状不规则规则 整体聚四氟乙烯烯 包覆探头头 导电导电或非导电导电强腐蚀蚀性介质质而且环环境有腐蚀蚀性挥发挥发物，腐蚀蚀性蒸汽环环境 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 决策与计划 电容式液位传感器不仅能测量腐 蚀性液体，还能测量粉尘和固体颗粒 ，可用于制药、化工、食品等行业。 如啤酒罐装机酒位测控、奶制品生产 线液位测控、制药厂反应罐、油箱液 位测量等。 选用带同轴接地管全绝缘探头。 传 感 器 技 术 与 应
8、用 任务12 汽车油箱的液位检测 实施 棒状电极（金属管）外面包裹聚四 氟乙烯套管，当被测液体的液面上 升时，引起棒状电极与导电液体之 间的电容变化。 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 注意： （a）屏蔽和接地 （b）增加初始电容值，降低容抗。 （c）导线间分布电容有静电感应，因此导线和 导线要离得远，线要尽可能短，最好成直角排 列，若采用平行排列时可采用同轴屏蔽线。 （d）尽可能一点接地，避免多点接地。 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 生产中电容式液位传感器 传 感 器 技 术 与 应 用 任务12 汽车油箱的液位检测 检查与评价 消除寄生电容方法 1、减小连线电缆长度; 2、采用等电位驱动技术
