《电容式传感器》PPT课件

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1、电容式传感器电容式传感器 电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种传感器。电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种传感器。它具有结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强、抗它具有结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强、抗过载能力大及价格低廉等优点。因此，可以用来测量压力、力、过载能力大及价格低廉等优点。因此，可以用来测量压力、力、位移、振动、液位等参数。但电容式传感器的泄漏电阻和非线性位移、振动、液位等参数。但电容式传感器的泄漏电阻和非线性等缺点也给它的应用带来一定的局限。随着电子技术的不断发展，等缺点也给它的应用带来一定的局限。随着电子技术的不断发展，特别是集成电路的广泛应

2、用，这些缺点也得到了一定的克服，进特别是集成电路的广泛应用，这些缺点也得到了一定的克服，进一步促进了电容式传感器的广泛应用。一步促进了电容式传感器的广泛应用。 3.1 3.1 电容式传感器的基本原理及性能特点电容式传感器的基本原理及性能特点电容式传感器的基本原理及性能特点电容式传感器的基本原理及性能特点 电电容容式式传传感感器器的的基基本本工工作作原原理理可可以以用用图图3.1.13.1.1所所示示的的平平板板电电容容器器来来说说明明。设设两两极极板板相相互互覆覆盖盖的的有有效效面面积积为为A A（mm2 2），两两极极板板间间的的距距离离为为d d（mm），极极板板间间介介质质的的介介电电常

3、常数数为为 （FmFm-1-1），在在忽忽略略板板极极边边缘缘影影响响的的条条件件下下，平平板板电电容容器器的的电电容容量量C C（F F）为为 C=A/dC=A/d（3-1-13-1-1） 由由式式（3-13-1）可可以以看看出出， ，A A，d d三三个个参参数数都都直直接接影影响响着着电电容容量量C C的的大大小小。如如果果保保持持其其中中两两个个参参数数不不变变，而而使使另另外外一一个个参参数数改改变变，则则电电容容量量就就将将发发生生变变化化。如如果果变变化化的的参参数数与与被被测测量量之之间间存存在在一一定定函函数数关关系系，那那被被测测量量的的变变化化就就可可以以直直接接由由电电

4、容容量量的的变变化化反反映映出出来来。所所以以电电容容式式传传感感器器可可以以分分为为三三种种类类型型：改改变变极极板板面面积积的的变变面面积积式式；改改变变极极板板距距离离的的变变间间隙隙式；改变介电常数的变介电常数式。式；改变介电常数的变介电常数式。 3.1.1 3.1.1 变面积式电容传感器变面积式电容传感器变面积式电容传感器变面积式电容传感器图图3.1.23.1.2是一直线位移型电容式传感器的示意图。是一直线位移型电容式传感器的示意图。当动极板移动当动极板移动x x后，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为后，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为C=bC=b（a-a-x

5、x）/d=C0-b/d=C0-bx/dx/d（3-1-23-1-2）电容因位移而产生的变化量为电容因位移而产生的变化量为其灵敏度为其灵敏度为可见增加可见增加b b或减小或减小d d均可提高传感器的灵敏度。均可提高传感器的灵敏度。 图图3.1.33.1.3是此类传感器的几种派生形式。图是此类传感器的几种派生形式。图3.1.33.1.3a a是角位移型电容式传感器。当动片是角位移型电容式传感器。当动片有一角位移时，两极板间覆盖面积就发生变化，从而导致电容量的变化，此时电容值为有一角位移时，两极板间覆盖面积就发生变化，从而导致电容量的变化，此时电容值为 (3-1-3)(3-1-3) 图图3.1.33

6、.1.3b b中中极极板板采采用用了了锯锯齿齿板板，其其目目的的是是为为了了增增加加遮遮盖盖面面积积，提提高高灵灵敏敏度度。当当齿齿板板极极板板的的齿齿数为数为n n，移动移动x x后，其电容量为后，其电容量为(3-1-4)(3-1-4)其灵敏度为其灵敏度为 由前面的分析可得出结论，变面积式电容传感器的灵敏度为常数，即输出与输入呈线形关系。由前面的分析可得出结论，变面积式电容传感器的灵敏度为常数，即输出与输入呈线形关系。3.1.2 3.1.2 变间隙式电容传感器变间隙式电容传感器变间隙式电容传感器变间隙式电容传感器 图图3.1.43.1.4为变间隙式电容传感器的原理图。图中为变间隙式电容传感器

7、的原理图。图中1 1为固定极板，为固定极板，2 2为与被测对象相连的活动为与被测对象相连的活动极板。当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，两极板间的距离极板。当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，两极板间的距离d d发生变化，从而改变发生变化，从而改变了两极板之间的电容量了两极板之间的电容量C C。 设设极极板板面面积积为为A A，其其静静态态电容量为电容量为，当当活活动动极极板板移移动动x x后后，其电容量为其电容量为(3-1-5)(3-1-5)当当x xd d时时 则则(3-1-6)(3-1-6)由式（由式（3-53-5）可以看出电容量）可以看出电容量C C与与x x不是线性关系，只有

8、当不是线性关系，只有当 x xd d时，才可认为是最近似线形时，才可认为是最近似线形关系。同时还可以看出，要提高灵敏度，应减小起始间隙关系。同时还可以看出，要提高灵敏度，应减小起始间隙d d过小时。但当过小时。但当d d过小时，又容易引过小时，又容易引起击穿，同时加工精度要求也高了。为此起击穿，同时加工精度要求也高了。为此, ,一般是在极板间放置云母、塑料膜等介电常数高一般是在极板间放置云母、塑料膜等介电常数高的物质来改善这种情况。在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，可采用差动式结构。的物质来改善这种情况。在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，可采用差动式结构。 3.1.3 3.1.

9、3 变介电常数式电容传感器变介电常数式电容传感器变介电常数式电容传感器变介电常数式电容传感器 当当电电容容式式传传感感器器中中的的电电介介质质改改变变时时，其其介介电电常常数数变变化化，从从而而引引起起了了电电容容量量发发生生变变化化。此此类类传传感感器器的的结结构构形形式式有有很很多多多多种种，图图3.1.53.1.5为为介介质质面面积积变变化化的的电电容容式式传传感感器器。这这种种传传感感器器可可用用来来测量物位或液位，也可测量位移。测量物位或液位，也可测量位移。 由图中可以看出，此时传感器的电容量为由图中可以看出，此时传感器的电容量为；其中：；其中： 设极板间无设极板间无2 2介质时的电

10、容量为：介质时的电容量为：；当；当22介质插入两极板间则有：介质插入两极板间则有： (3-1-7)(3-1-7) 式（式（3-73-7）表明，电容量）表明，电容量C C与位移与位移x x呈线性关系。呈线性关系。 3.2 3.2 电容式传感器的常用测量电路电容式传感器的常用测量电路电容式传感器的常用测量电路电容式传感器的常用测量电路 用用于于电电容容式式传传感感器器的的测测量量电电路路很很多多, ,常常见见的的电电路路有有: :普普通通交交流流电电桥桥、紧紧耦耦合合电电感感臂臂电电桥桥、变变压压器器电电桥桥、双双T T电电桥桥电电路路、运运算算放放大大器器测测量量电电路路、脉脉冲冲调调制制电电路

11、路、调调频频电电路路。在在此此主主要要介介绍绍后四种电路。后四种电路。3.2.1 3.2.1 双双双双T T电桥电路电桥电路电桥电路电桥电路 这这种种测测量量电电路路如如图图3.2.13.2.1所所示示。图图中中C1C1、C2C2为为差差动动电电容容式式传传感感器器的的电电容容，对对于于单单电电容容工工作作的的情情况况时时，可可以以使使其其中中一一个个为为固固定定电电容容，另另一一个个为为传传感感器器电电容容。RLRL为为负负载载电电阻阻，V1V1、V2V2为为理理想想二二极极管管，R1R1、R2R2为为固固定定电电阻。阻。 电路的工作原理如下：当电源电压电路的工作原理如下：当电源电压U U为

12、正半周时，为正半周时，V1V1导通，导通，V2V2截止，于是截止，于是C1C1充电；当电充电；当电源负半周时，源负半周时，V V1 1截止，截止，V2V2导通，这时电容导通，这时电容C2C2充电，而电容充电，而电容C1C1则放电。电容则放电。电容C1C1的放电回路由的放电回路由图中可以看出，一路通过图中可以看出，一路通过R1R1、RLRL，另一路通过另一路通过R1R1、R2R2、V2V2，这时流过这时流过RLRL的电流为的电流为i1i1。 到到了了下下一一个个正正半半周周，V1V1导导通通，V2V2截截止止，C1C1又又被被充充电电，而而C2C2则则要要放放电电。放放电电回回路路一一路路通通过

13、过RLRL、R2R2，另一路通过另一路通过V1V1、R1R1、R2R2，这时流过这时流过RLRL的电流为的电流为i2i2。 如如果果选选择择特特性性相相同同的的二二极极管管，用用R1=R2R1=R2，C1=C2C1=C2，则则流流过过RLRL的的电电流流i1i1和和i2i2的的平平均均值值大大小小相相等等，方方向向相相反反，在在一一个个周周期期内内渡渡过过负负载载电电阻阻RLRL的的平平均均电电流流为为零零，RLRL上上无无电电压压输输出出。若若C1C1或或C2C2变变化时，在负载电阻化时，在负载电阻RLRL上产生的平均电流将不为零，因而有信号输出。此时输出电压值为上产生的平均电流将不为零，因

14、而有信号输出。此时输出电压值为(3-2-1)(3-2-1) 当当R1=R2=RR1=R2=R，RLRL为已知时，则为已知时，则这一个常数，故式（这一个常数，故式（3-1-13-1-1）又可写成）又可写成(3-2-2)(3-2-2) 双双T T电桥电路具有以下特点：电桥电路具有以下特点： I. I. 信号源、负载、传感器电容和平衡电容有一个信号源、负载、传感器电容和平衡电容有一个公共的接地点。公共的接地点。 II. II. 二极管二极管V1V1和和V2V2工作在伏安特性的线性段。工作在伏安特性的线性段。 III. III. 输出电压较高。输出电压较高。 IV. IV. 电路的灵敏度与电源频率有关

15、，因此电源频率电路的灵敏度与电源频率有关，因此电源频率需要稳定。需要稳定。 V. V. 可以用作动态测量。可以用作动态测量。3.2.2 3.2.2 运算放大器式测量电路运算放大器式测量电路运算放大器式测量电路运算放大器式测量电路 电电路路的的原原理理图图如如图图3.2.23.2.2所所示示。电电容容式式传传感感器器跨跨接接在在高高增增益益运运算算放放大大器器的的输输入入端端与与输输出出端端之之间。运算放大器的输入阻抗很高，因此可认为它是一个理想运算放大器，其输出电压为间。运算放大器的输入阻抗很高，因此可认为它是一个理想运算放大器，其输出电压为以以代入上式，则有代入上式，则有(3-2-3)(3-

16、2-3)式中，式中，u0u0为运算放大器输出电压；为信号源电压；为运算放大器输出电压；为信号源电压；CxCx为传感器容量；为传感器容量；C0C0为固定电容器。由式为固定电容器。由式（3-2-33-2-3）可以看出，输出电压）可以看出，输出电压u0u0与动极片机械位移与动极片机械位移d d成线性关系。成线性关系。 3.2.3 3.2.3 脉冲调制电路脉冲调制电路脉冲调制电路脉冲调制电路 图图3.2.33.2.3所示为差动脉冲宽度调制电路。这种电路根据差动电容式传感器电容所示为差动脉冲宽度调制电路。这种电路根据差动电容式传感器电容C1C1和和C2C2的的大小控制直流电压的通断，所得方波与大小控制直

17、流电压的通断，所得方波与C1C1和和C2C2有确定的函数关系。线路的输出端就是双稳有确定的函数关系。线路的输出端就是双稳态触发器的两个输出端。态触发器的两个输出端。 当当双双稳稳态态触触发发器器的的Q Q端端输输出出高高电电平平时时，则则通通过过R1R1对对C1C1充充电电。直直到到MM点点的的电电位位等等于于参参考考电电压压UrUr时时，比比较较器器N1N1产产生生一一个个脉脉冲冲，使使双双稳稳态态触触发发器器翻翻转转，Q Q端端（A A）为为低低电电平平，Q Q端端（B B）为为高高电电平平。这这时时二二极极管管V1V1导导通通，C1C1放放电电至至零零，而而同同时时Q Q端端通通过过R2

18、R2为为C2C2充充电电。当当N N点点电电位位等等于于参参考考电电压压UrUr时时，比比较较器器N2N2产产生生一一个个脉脉冲冲，使使双双稳稳态态触触发发器器又又翻翻转转一一次次。这这时时Q Q端端高高平平，C1C1处处于于充充电电状状态态，同同时时二二极极管管V2V2导导通通，电电容容C2C2放放电电至至零零。以以上上过过程程周周而而复复始始，在在双双稳稳态态触触发发器的两个输出端产生一宽度受器的两个输出端产生一宽度受C C1 1、C C2 2调制的脉冲方波。图调制的脉冲方波。图3.2.43.2.4为电路上各点的波形。为电路上各点的波形。 由由图图3.2.43.2.4看看出出，当当C C1

19、 1=C=C2 2时时，两两个个电电容容充充电电时时间间常常数数相相等等，两两个个输输出出脉脉冲冲宽宽度度相相等等输输出出电电压压的的平平均均值值为为零零。当当差差动动电电容容传传感感器器处处于于工工作作状状态态，即即C1C2C1C2时时，两两个个电电容容的的充充电电时时间间常常数发生变化，数发生变化，T1T1正比于正比于C1C1，而而T2T2正比于正比于C2C2，这时输出电压的平均值不等于零。输出电压为这时输出电压的平均值不等于零。输出电压为(3-2-4)(3-2-4)当电阻当电阻R R1 1=R=R2 2=R=R时，则有时，则有(3-2-5)(3-2-5)可见，输出电压与电容变化成线性关系

20、。可见，输出电压与电容变化成线性关系。 3.2.4 3.2.4 调频电路调频电路调频电路调频电路 这种测量电路是把电容式传感器与一这种测量电路是把电容式传感器与一个电感元件配合成一个振荡器谐振电路。个电感元件配合成一个振荡器谐振电路。当电容传感器工作时，电容量发生变化，当电容传感器工作时，电容量发生变化，导致振荡频率产生相应的变化。再通过监导致振荡频率产生相应的变化。再通过监频电路将频率的变化转换为振幅的变化，频电路将频率的变化转换为振幅的变化，经放大器放大后即可显示，这种方法称为经放大器放大后即可显示，这种方法称为调频法。图调频法。图3.2.53.2.5就是调频就是调频- -监频电路原理监频

21、电路原理图。图。 调频振荡器的振荡频率由下式决定调频振荡器的振荡频率由下式决定式式中中，L L为为振振荡荡回回路路电电感感；C C为为振振荡荡回回路路总总电容。电容。振振 荡荡 回回 路路 的的 总总 电电 容容 一一 般般 包包 括括 传传 感感 器器C C0 0 C C，谐谐振振回回路路中中的的固固定定电电容容C C1 1和和传传感感器器电电缆缆分分布布电电容容C CC C。以以变变间间隙隙式式电电容容器器为为例例，如如果果没没有有被被测测信信号号，则则d0d0，则则C C00，这这时时C C= =C C1+1+C C0+0+C CC C，所所以以振振荡荡器器的的频率为频率为 (3-2-

22、(3-2-6) 6) f f0 0一一般般应应选选在在此此MHz以以上上。当当传传感感工工作作时时，d d00，则则C C00，振振荡荡频频率率也也相相应应改改变变f f，则有则有(3-2-7)(3-2-7)振荡器输出的高频电压产将是一个受被测信号调制的调制波，其频率由式（振荡器输出的高频电压产将是一个受被测信号调制的调制波，其频率由式（3-2-73-2-7）决定。）决定。 3.2.5 3.2.5 消除电容传感器寄生电容的方法消除电容传感器寄生电容的方法消除电容传感器寄生电容的方法消除电容传感器寄生电容的方法 3.2.5.13.2.5.1 增加初始电容值增加初始电容值增加初始电容值增加初始电容

23、值 采采用用增增加加初初始始电电容容值值的的方方法法可可以以使使寄寄生生电电容容相相对对电电容容传传感感器器的的电电容容量量减减小小。可可采采用用减减小小极极片片或或极极筒筒间间的的间间距距，如如平平板板式式间间距距可可减减小小为为0.20.2mmmm，圆圆筒筒式式间间距距可可减减小小为为 0.150.15mmmm，增增加加工工作作面面积积或或工工作作长长度度来来增增加加原原始始电电容容值值，但但此此种种方方法法要要受受到到加加工工和和装装配配工工艺艺、精精度度、示示值值范范围围、击穿电压等限制，一般电容变化值在击穿电压等限制，一般电容变化值在10-310-3103103pFpF之间。之间。3

24、.2.5.2 3.2.5.2 集成法集成法集成法集成法 将将传传感感器器与与电电子子线线路路的的前前置置级级装装在在一一个个壳壳体体内内，省省去去传传感感器器至至前前置置级级的的电电缆缆，这这样样，寄寄生生电电容容大大为为减减小小而而且且固固定定不不变变，使使仪仪器器工工作作稳稳定定。但但这这种种做做法法因因电电子子元元器器件件的的存存在在而而不不能能在在高高温温或或环环境境恶恶劣劣的的地地方方使使用用。也也可可利利用用集集成成工工艺艺，把把传传感感器器和和调调理理电电路路集集成成于于同同一一芯芯片片，构构成成集成电容传感器。集成电容传感器。3.2.5.3 3.2.5.3 采用采用采用采用“

25、“驱动电缆驱动电缆驱动电缆驱动电缆” ”技术技术技术技术 如图如图3.2.63.2.6所示，在电容传感器和放大器之间采用双层屏蔽电缆，并接入增益为所示，在电容传感器和放大器之间采用双层屏蔽电缆，并接入增益为1 1的驱动的驱动放大器，这种接法使得内屏蔽与芯线等电位，消除了芯线对内屏蔽的容性漏电，克服了寄生放大器，这种接法使得内屏蔽与芯线等电位，消除了芯线对内屏蔽的容性漏电，克服了寄生电容电容 的影响，而内外层之间的电容变成了驱动放大器的负载，因此，驱动放大器是一个输入的影响，而内外层之间的电容变成了驱动放大器的负载，因此，驱动放大器是一个输入阻抗很高，具有容性负载，放大倍数为阻抗很高，具有容性负

26、载，放大倍数为1 1的同相放大器。该方法的难点在于要在很宽的频带的同相放大器。该方法的难点在于要在很宽的频带上实现放大倍数等于上实现放大倍数等于1 1，且输入输出的相移为零。，且输入输出的相移为零。 3.2.5.4 3.2.5.4 运算放大器驱动法运算放大器驱动法运算放大器驱动法运算放大器驱动法如图3.2.7所示，采用驱动电缆法消除寄生电容，要在很宽的频带上严格实现放大倍数等于1，且输入输出的相移为零，这是设计的难点。而采用运算放大器驱动法可有效的解决这一难题。图中，（-Aa）为驱动电缆放大器，其输入是（-A）放大器的输出，（-Aa）放大器的输入电容为(-A)放大器的负载，因此无附加电容和CX

27、并联，传感器电容CX两端电压为：-UCX=U01-U02=U01-（-A U01）=（1+A）U01 （1）；- 放大器（-Aa）的输出电压为：-U03= -AaU02 = AAaU01 （2）；- 为实现电缆芯线和内层屏蔽等电位，应使-UCX=U03 ；- 于是可以得到-（1+A）U01 = A Aa U01 ；-即Aa =1+(1/A) （3）- 运算放大器驱动法无任何附加电容，特别适用于传感器电容很小的检测电路。 图图图图3.2.7 3.2.7 运算放大器驱动消除寄生电容原理示意图运算放大器驱动消除寄生电容原理示意图运算放大器驱动消除寄生电容原理示意图运算放大器驱动消除寄生电容原理示意图

28、 3.2.5.5 3.2.5.5 整体屏蔽法整体屏蔽法整体屏蔽法整体屏蔽法 以差动电容传感器为例，说明整体屏蔽法。如图3.2.8所示，CXI、CX2为差动电容，U为电源，A为放大器。整体屏蔽法是把整个电桥（包含电源电缆等）一起屏蔽起 来，设计的关键点在于接地点的合理设置。采用把接地点放在两个平衡电阻R1、R2之间，与整体屏蔽共地。这样，传感器公用极板与屏蔽之间的寄生电容C1与 测量放大器的输入阻抗并联，从而可把C1视作放大器的输入电容。由于放大器的输入阻抗应具有极大的值，C1的并联也不希望存在，但它只是影响灵敏度而已。 另外的两个寄生电容C3、C4并联在桥臂R1、R2上，会影响电桥的初始平衡和

29、整体灵敏度，并不影响电桥的正常工作。因此寄生参数对传感器电容的影响基本消除。 图图图图3.2.8 3.2.8 整体屏蔽消除寄生电容原理示意图整体屏蔽消除寄生电容原理示意图整体屏蔽消除寄生电容原理示意图整体屏蔽消除寄生电容原理示意图 3.3 3.3 电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用电容式传感器的应用 3.3.1 3.3.1 在物位测控中的应用在物位测控中的应用在物位测控中的应用在物位测控中的应用 3.3.1.1 3.3.1.1 LP-5000LP-5000系列电容物位变送器系列电容物位变送器系列电容物位变送器系列电容物位变送器在石油、化工、电力、食品、水在石油、化工、电力、

30、食品、水处理、冶金、水泥等的生产过程中，处理、冶金、水泥等的生产过程中，有许多的液位、料位需要测量，但有许多的液位、料位需要测量，但是一些高压、真空、高温、低温、是一些高压、真空、高温、低温、密封罐内的酸、碱、盐等强腐蚀密封罐内的酸、碱、盐等强腐蚀液体、强震动等的液位、料位测量，却是许多种类的物、液位计望尘莫及的。液体、强震动等的液位、料位测量，却是许多种类的物、液位计望尘莫及的。 LP-5000LP-5000系列电容式物位变送器有多种结构，可以使用于导电、绝缘的液体或固体颗粒的系列电容式物位变送器有多种结构，可以使用于导电、绝缘的液体或固体颗粒的工作介质中。不但适用于普通的液体、固体颗粒的容

31、器、槽、筒仓或工作介质中。不但适用于普通的液体、固体颗粒的容器、槽、筒仓或 料斗的远距离连续料位料斗的远距离连续料位测量。而且本产品以其能耐受恶劣的使用环境、高可靠等特点，可以应用于其它物、液位计测量。而且本产品以其能耐受恶劣的使用环境、高可靠等特点，可以应用于其它物、液位计工作困难的高压、真空、高温、低温、强腐蚀液工作困难的高压、真空、高温、低温、强腐蚀液 体、强震动等环境的液位、料位测量。体、强震动等环境的液位、料位测量。 1) 1) 型号说明型号说明型号说明型号说明传感器类型：传感器类型：AJ-PTFEAJ-PTFE绝缘棒式传感器；绝缘棒式传感器；AL-AL-裸露棒式传感器；裸露棒式传感

32、器；BJ-PTFEBJ-PTFE绝缘同轴接绝缘同轴接地管式传感器；地管式传感器；BL-BL-裸露同轴接地管式传感器；裸露同轴接地管式传感器；CJ-PTFECJ-PTFE绝缘缆式传感器；绝缘缆式传感器；CL-CL-裸露缆式传裸露缆式传感器；感器；DJ-PTFEDJ-PTFE绝缘绝缘H H型棒式传感器；型棒式传感器；DL-DL-裸露裸露H H型棒式传感器。防爆类型：型棒式传感器。防爆类型：P-P-普通型；普通型；I-I-安全型。适用压力：安全型。适用压力：N-N-常压；常压；CC高压。测量范围：高压。测量范围：*用具体阿拉伯数字表示，单位用具体阿拉伯数字表示，单位mmmm。适用介质温度：适用介质温

33、度：L-L-低温；低温； T-T-常温；常温；H-H-高温。与容器连接安装形式：高温。与容器连接安装形式：27-27-M272M272螺纹连接；螺纹连接；33-33-M332M332螺纹连接；螺纹连接；65-65-DN65DN65法兰连接。附件（由用户指定）没有：不带表头；法兰连接。附件（由用户指定）没有：不带表头；MM1 1- -带现带现场指示表；场指示表；MM3 3- -带带3 31 1/ /2 2LCDLCD表。表。如如AL-I-100-L-27AL-I-100-L-27表示不带表头的用表示不带表头的用M27M27螺纹联接的适用于低温介质的测量范围为螺纹联接的适用于低温介质的测量范围为1

34、00100mmmm的的安全型安全型裸露棒式电容物位传感器。裸露棒式电容物位传感器。 2) 2) 特点特点特点特点 I.I.与与物物料料密密度度无无关关。适适合合应应用用于于多多种种导导电电、非非导导电电液液体体、固固体体颗颗粒粒的的连连续续料料位位测测量。量。 II. II. 可以使用在高压、真空、高温、低温、强震动及应用于强腐蚀液体等恶劣环境中。可以使用在高压、真空、高温、低温、强震动及应用于强腐蚀液体等恶劣环境中。 III. III. 体积小巧、结构简单、动态性能好、灵敏度高、分辨率强。体积小巧、结构简单、动态性能好、灵敏度高、分辨率强。 IV. IV. 两线制输出功耗小、使用简便。两线制

35、输出功耗小、使用简便。 V. V.工作时无可动部件，工作可靠。工作时无可动部件，工作可靠。 VI. VI. 价格低廉、经济耐用。价格低廉、经济耐用。3) 3) 主要技术指标主要技术指标主要技术指标主要技术指标 I. I.输入范围：输入范围：10 200010 2000pFpF。 II. II.输出信号：输出信号：4 204 20mAmA DC DC。 III. III.精精 度：度：1%1%、0.5%0.5%。 IV. IV. 供电电源：供电电源：2424V DCV DC。 V. V.工作环境温度：工作环境温度：-20 70-20 70。 VI. VI. 工作介质温度：工作介质温度：-20 7

36、0-20 70；高温型；高温型 可至可至200200。 VII. VII. 温度影响：满量程的温度影响：满量程的1%/501%/50。 VIII. VIII. 工作介质压力：工作介质压力：4 4MpaMpa。 IX. IX.连接方式：螺纹连接：连接方式：螺纹连接：M272M272、M332M332；法兰连接：法兰连接：DN65DN65；或按用户要求。或按用户要求。 X. X.阻尼调节范围：阻尼调节范围：0.2 50.2 5S S。 XI. XI.外壳防护等级：外壳防护等级：IP65IP65。3.3.1.2 3.3.1.2 CTS-DFDCTS-DFD四点输出射频电容式物位限位开关四点输出射频电

37、容式物位限位开关四点输出射频电容式物位限位开关四点输出射频电容式物位限位开关 这这是是一一种种具具有有高高- -高高、高高、低低、低低- -低低四四点点报报警警开开关关量量输输出出的的射射频频电电容容式式物物位位开开关关，由由于于使使用用了了特特殊殊的的芯芯片片，实实现现了了电电容容式式物物位位开开关关的的多多点点输输出出，并并实实现现了了电电容容式式物物位位开开关关只只进进一一次次料料便便能能标标定定四四个个输输出出点点的的简简易易操操作作，且且使使报报警警、控控制制与与物物位位显显示示三三者者兼兼容容，它它可可用用于于各各种种物物料料作物位高度的粗略显示，或同时作物位高度的控制和报警使用。

38、作物位高度的粗略显示，或同时作物位高度的控制和报警使用。 1 1）主要技术指标）主要技术指标）主要技术指标）主要技术指标I.I. 工作电源：工作电源：AC220V10%AC220V10%或或DC24VDC24V；II.II. 功耗：功耗：33WW；III.III. 动作延时：动作延时：223 3秒；秒；IV.IV. 仪表工作环境温度：仪表工作环境温度：-20-204545； V.V. 探探极极工工作作（介介质质）温温度度： 普普通通型型：-20-206060；中中温温型型：-40-40200200；高高温温型型： -40800-40800；VI.VI. 介质压力：压力型：介质压力：压力型：33

39、MPaMPa（其余型号为常压）；其余型号为常压）；VII.VII. 防护等级：防护等级：IP65IP65； VIII.VIII. 输输出出方方式式：四四组组继继电电器器常常开开、常常闭闭触触点点，对对应应高高- -高高、高高、低低、低低- -低低四四点点输输出出（触触点点容量容量AC250VAC250V，0.3A0.3A；DC28VDC28V，0.5A0.5A；电阻负载。）；电阻负载。）；检测范围：小于检测范围：小于50005000p p； 2) 2) 2) 2) 探极形式及外形探极形式及外形探极形式及外形探极形式及外形 图图图图3.3.1 3.3.1 3.3.1 3.3.1 棒式探极棒式探极

40、棒式探极棒式探极 图图图图3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 缆式探极缆式探极缆式探极缆式探极 图图图图3.3.3 3.3.3 3.3.3 3.3.3 同轴探极同轴探极同轴探极同轴探极 3) 3) 3) 3) 端子图和显示板元件分布及其功能端子图和显示板元件分布及其功能端子图和显示板元件分布及其功能端子图和显示板元件分布及其功能 1-1-高高- -高输出点选择器，可拔下长方型短路器，改插其他位高输出点选择器，可拔下长方型短路器，改插其他位置（同一组选择器中只能插一个短路器），使其输出动作点置（同一组选择器中只能插一个短路器），使其输出动作点可选在物位的可选在物位的100%100%、

41、90%90%或或80%80%处，对应端子处，对应端子1212、1313、1414输输出。出厂时置于出。出厂时置于90%90%。2-2-高输出点选择器，可选物位的高输出点选择器，可选物位的80%80%、70%70%、或、或60%60%，对应端子，对应端子6 6、7 7、8 8输出。出厂时置于输出。出厂时置于80%80%。3-3- -低输出点选择器，可选物位的低输出点选择器，可选物位的50%50%、40%40%或或30%30%，对应端子，对应端子9 9、1010、1111输出。出厂时置于输出。出厂时置于30%30%。4-4-低低- -低输出点选择器，可低输出点选择器，可选物位的选物位的20%20%

42、、10%10%或或0%0%，对应端子，对应端子3 3、4 4、5 5输出。出厂时输出。出厂时置于置于10%10%。5-5-高高- -高输出指示灯（高输出指示灯（H-H.H-H.红色），当高红色），当高- -高位选高位选择器选定动作点（例如择器选定动作点（例如90%90%）后，物位高于等于此点）后，物位高于等于此点（90%90%） 图图图图3.3.4 3.3.4 3.3.4 3.3.4 端子接线图端子接线图端子接线图端子接线图 时，灯亮，否则灯熄，指示物位高度或是否报警。时，灯亮，否则灯熄，指示物位高度或是否报警。6-6-高输出指示灯（高输出指示灯（H.H.红色）。红色）。7-7-低输出低输出指

43、示灯（指示灯（L.L.红色）。红色）。8-8-低低- -低输出指示灯（低输出指示灯（L-L.L-L.红色）。红色）。9-9-满仓键（满仓键（MHMH）。）。10-10-空仓键空仓键（MLML）。）。 4) 4) 4) 4) 型号说明型号说明型号说明型号说明 CTS-DFDCTS-DFD：厂厂家家产产品品代代号号。检检测测环环境境：P-P-普普通通型型（-20-206060）；E-E-中中温温型型（-40-40200200）；H-H-高高温温型型（-40-40800800）；F-F-防防腐腐型型；Y-Y-压压力力型型。安安装装方方式式：A-A-螺螺纹纹安安装装；B-B-法法兰兰安安装装；C-C-

44、按按用用户户要要求求。工工作作电电源源：A-AC220VA-AC220V；D-DC24VD-DC24V。探探极极形形式式：B-B-棒棒式式探探极极；L-L-缆缆式式探极；探极；T-T-同轴式探极。探极长度：同轴式探极。探极长度：500500mmmm，1000mm1000mm，1500mm1500mm，2000mm2000mm等。等。 5 5 5 5）选型举例）选型举例）选型举例）选型举例 例例1 1：使用要求：介质常温、常压；：使用要求：介质常温、常压；B B安装；电源安装；电源AC220VAC220V；棒式探极，长棒式探极，长1 1米。米。 对应型号：对应型号：CTS-DFD-P-A-A-B

45、-1000CTS-DFD-P-A-A-B-1000 例例2 2：使使用用要要求求：介介质质温温度度 150150；介介质质压压力力 3 3MPaMPa；防防腐腐蚀蚀；电电源源DC24VDC24V；缆缆式式探探极极，长长3.53.5米。米。 对应型号：对应型号：CTS-DFD-E-Y-B-D-L-3500CTS-DFD-E-Y-B-D-L-35006 6 6 6）选型注意事项选型注意事项选型注意事项选型注意事项I.I. 本本物物位位开开关关的的探探极极长长度度可可根根据据现现场场需需要要选选择择，用用于于物物位位显显示示时时，应应稍稍短短于于料料仓仓高高度度，用用于于报报警警，则则按按需需要要而

46、而定定；小小于于2.52.5米米时时应应选选择择棒棒式式探探极极，超超过过此此长长度度应应选选用用缆缆式式探探极极（见见图图3.3.23.3.2）。）。II.II.固固体体物物料料并并且且是是非非金金属属料料仓仓或或物物料料介介电电常常数数 1.81.8时时需需加加辅辅助助探探极极；液液体体物物料料并并且且是是非非金金属属料仓或料槽和其它非规则料仓应选用同轴探极（见图料仓或料槽和其它非规则料仓应选用同轴探极（见图3.3.33.3.3）。）。III.III. 高温型检测的物料须不导电。高温型检测的物料须不导电。7 7 7 7）使用方法）使用方法）使用方法）使用方法 本物位开关在正常运行前必须进行

47、空仓和满仓两次标定。可先标定空仓，再标定满仓，本物位开关在正常运行前必须进行空仓和满仓两次标定。可先标定空仓，再标定满仓，也可先标定满仓，再标定空仓，过程如下：也可先标定满仓，再标定空仓，过程如下： 附附标标定定清清除除法法：如如果果进进行行了了不不满满意意的的标标定定，想想清清除除，可可按按下下“ “清清除除+ +空空仓仓” ”键键至至“ “空空仓仓标标定定指指示示灯灯” ”闪闪亮亮，清清除除原原空空仓仓标标定定数数据据；按按下下“ “清清除除+ +满满仓仓” ”键键至至“ “满满仓仓标标定定指指示示灯灯” ”闪闪亮亮，清除原满仓标定数据。清除原满仓标定数据。 8 8）使用技巧及注意事项）使

48、用技巧及注意事项）使用技巧及注意事项）使用技巧及注意事项I. I. 本物位开关应在仓顶垂直安装，外壳地线标志处要可靠连接地网。本物位开关应在仓顶垂直安装，外壳地线标志处要可靠连接地网。II.II.建建议议物物位位开开关关内内继继电电器器触触头头不不要要直直接接带带大大电电流流负负载载，尤尤其其感感性性或或容容性性负负载载。带带大大电电流流负负载载应通过中间继电器，并在负载两端并接浪涌吸收元件。应通过中间继电器，并在负载两端并接浪涌吸收元件。III.III. 物位开关从一个料仓换到另一个料仓使用，需按第八项所述方法重新投运。物位开关从一个料仓换到另一个料仓使用，需按第八项所述方法重新投运。IV.

49、IV. 如需粗略显示物位高度，则可用四只灯泡分别接在四个继电器触点开关上。如需粗略显示物位高度，则可用四只灯泡分别接在四个继电器触点开关上。9 9）检验方法）检验方法）检验方法）检验方法I. I. 把物位开关放桌上，上电预热把物位开关放桌上，上电预热1010分钟。分钟。II.II.按按下下“ “清清除除+ +空空仓仓” ”键键至至“ “空空仓仓标标定定指指示示灯灯” ”闪闪亮亮；再再按按下下“ “清清除除+ +满满仓仓” ”键键至至“ “满满仓仓标标定定指示灯指示灯” ”闪亮。闪亮。III.III. 按下按下“ “空仓键空仓键” ”至至“ “空仓标定指示灯空仓标定指示灯” ”变长亮，变长亮，I

50、V.IV.用用手手握握住住探探极极不不放放，同同时时按按下下“ “满满仓仓键键” ”至至“ “满满仓仓标标定定指指示示灯灯” ”变变长长亮亮。此此后后“ “高高- -高高，高高，低低，低低- -低低输输出出指指示示灯灯” ”（红红色色）全全亮亮，四四个个继继电电器器全全吸吸合合，放放开开握握住住探探极极的的手手则则全全熄熄，四四个个继继电电器器全全释释放放。物物位位开开关关功功能能正正常常。按按下下“清清除除+ +空空仓仓”键键至至“空空仓仓标标定定指指示示灯灯”闪闪亮亮；再再按按下下“清清除除+ +满满仓仓”键键至至“满满仓仓标标定定指指示示灯灯”闪闪亮亮，清清除除原原标标定定数数据据。断断

51、电电，准准备备到现场使用。到现场使用。 3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 在压力测量中的应用在压力测量中的应用在压力测量中的应用在压力测量中的应用 3.3.2.13.3.2.13.3.2.13.3.2.1 CCPS32CCPS32陶瓷电容压力传感器陶瓷电容压力传感器陶瓷电容压力传感器陶瓷电容压力传感器1) 1) 概述概述概述概述CCPS32CCPS32传感器是传感器是E+HE+H公司采用陶瓷材料经特殊工艺精制而成的干式陶瓷电容压力传感器，陶公司采用陶瓷材料经特殊工艺精制而成的干式陶瓷电容压力传感器，陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性可以使

52、瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性可以使它的工作温度范围高达它的工作温度范围高达-40-40125125，而且具有测量的高精度、高稳定性。其最大特点是：量，而且具有测量的高精度、高稳定性。其最大特点是：量程可以小到程可以小到500500PaPa，抗过载能力可达量程的抗过载能力可达量程的200200倍，彻底解决了其它类型传感器没有小量程及倍，彻底解决了其它类型传感器没有小量程及在小量程时过载能力差的缺点，它除具有一般传感器的量程外，其最具特色的是它的正负表在小量程时过载能力差的缺点，它除具有一般传感器的量程外，其最具特色的是它的正负表压功能，如：压功能，如

53、：11kPakPa，10kPa10kPa等。等。CCPS32CCPS32干式陶瓷电容厚膜压力传感器的高输出，广量程，特别适合制造高性能的工业控制干式陶瓷电容厚膜压力传感器的高输出，广量程，特别适合制造高性能的工业控制用压力变送器。大圆形膜片表面平整、易安装，是欧美用压力变送器。大圆形膜片表面平整、易安装，是欧美E+HE+H、ABBABB、SIEMENSSIEMENS、H&H&、VEGAVEGA等公司压力变送器生产首选传感器。等公司压力变送器生产首选传感器。2) 2) 特点特点特点特点这种传感器具有许多优点。如它采用了坚固的陶瓷电容敏感膜片；自带放大电路，输出这种传感器具有许多优点。如它采用了坚

54、固的陶瓷电容敏感膜片；自带放大电路，输出0.5-0.5-4.54.5V V；平整的大圆形膜片平整的大圆形膜片, ,易安装；具有卓越的抗腐蚀、抗磨损性能，高精度、高稳定性，易安装；具有卓越的抗腐蚀、抗磨损性能，高精度、高稳定性，宽的工作温度范围，响应迅速宽的工作温度范围，响应迅速, ,无迟滞，可进行无源标定等。无迟滞，可进行无源标定等。3) 3) 工作原理工作原理工作原理工作原理抗腐蚀的干式陶瓷电容压力传感器没有液体的传递，过程压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，抗腐蚀的干式陶瓷电容压力传感器没有液体的传递，过程压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，衬底的电极与膜片电极的电容量变化比例与压力大小，使膜片产

55、生衬底的电极与膜片电极的电容量变化比例与压力大小，使膜片产生0.030.03mmmm的位移，电容的位移，电容 的变化值经激光微调，传感器专用信号调理电路的变化值经激光微调，传感器专用信号调理电路ASICASIC放大输出高达放大输出高达40004000mVmV的直流电压，的直流电压，内置的温度传感器不断测量介质的温度并进行温度补偿。过载时，膜片贴到陶瓷衬底上而内置的温度传感器不断测量介质的温度并进行温度补偿。过载时，膜片贴到陶瓷衬底上而不会损坏。当压力恢复到正常时，其性能不受任何影响。彻底解决了低量程过载能力差的不会损坏。当压力恢复到正常时，其性能不受任何影响。彻底解决了低量程过载能力差的缺点，

56、是扩散硅传感器的升级换代产品。标准化的高输出具有极强的抗干扰能力，配专用缺点，是扩散硅传感器的升级换代产品。标准化的高输出具有极强的抗干扰能力，配专用线路板可进行大的量程迁移（线路板可进行大的量程迁移（10:110:1）。传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，自带温）。传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，自带温度补偿度补偿-20-208080，并可以和绝大多数介质直接接触。，并可以和绝大多数介质直接接触。CCPS32CCPS32陶瓷传感器由于没有液体的传递作用，无任何填充液，不会产生工艺污染，因此在陶瓷传感器由于没有液体的传递作用，无任何填充液，不会产生工艺污染，因此在食品、医药等行业有

57、着广泛的应用，加之是干式陶瓷膜片，故不受安装方向影响，以其作食品、医药等行业有着广泛的应用，加之是干式陶瓷膜片，故不受安装方向影响，以其作为敏感元件生产的压力变送器被广泛地应用在各种测量压力的场合。为敏感元件生产的压力变送器被广泛地应用在各种测量压力的场合。 4) 4) 技术参数技术参数技术参数技术参数供电电压：供电电压：5 5VDCVDC；量程范围：量程范围：2.52.5kPakPa7Mpa7Mpa；响应时间：响应时间：11mSmS；综合误差综合误差( (包括：线包括：线性，迟滞，重复性性，迟滞，重复性) )：0.1.0.20.1.0.2FS%FS%；零点输出：零点输出：5001005001

58、00mVmV；满量程输出：满量程输出：45001004500100mVmV；温度特性温度特性( (温补范围：温补范围：-20-80)-20-80)：0.01%0.01%FS/FS/；稳定性：稳定性：0.1%0.1%FSO/FSO/年；供电电流：年；供电电流：222kVkV；外形尺寸：外形尺寸：32.45.25.7.1232.45.25.7.12mmmm。3.3.2.2 3.3.2.2 FB0802FB0802陶瓷电容型压力变送器陶瓷电容型压力变送器陶瓷电容型压力变送器陶瓷电容型压力变送器 1 1）概述）概述）概述）概述FB0802FB0802陶瓷电容压力变送器采用具有国际先进水平的陶瓷电容传感

59、器，配合高精度电子元陶瓷电容压力变送器采用具有国际先进水平的陶瓷电容传感器，配合高精度电子元件，经严格的工艺过程装配而成。它采用无中介液的干式压力测量技术。充分发挥了陶瓷件，经严格的工艺过程装配而成。它采用无中介液的干式压力测量技术。充分发挥了陶瓷传感器的技术优势，使压力变送器具有优异的技术性能。它抗过载和抗冲击能力强，稳定传感器的技术优势，使压力变送器具有优异的技术性能。它抗过载和抗冲击能力强，稳定性高，并有很高的测量精度。性高，并有很高的测量精度。FB0802FB0802陶瓷电容压力变送器具有多种型号，多种量程，多种陶瓷电容压力变送器具有多种型号，多种量程，多种过程连接形式及材料。可广泛用

60、于石油、化工、电力、冶金、制药、食品等许多工业过程连接形式及材料。可广泛用于石油、化工、电力、冶金、制药、食品等许多工业领域，可适应工业测量的各种场合及介质，是传统压力表及传统压力变送器的理想升级换代领域，可适应工业测量的各种场合及介质，是传统压力表及传统压力变送器的理想升级换代产品，是工业自动化领域理想的压力测量仪表。产品，是工业自动化领域理想的压力测量仪表。 2 2）工作原理）工作原理）工作原理）工作原理被测介质的压力直接作用于传感器的陶瓷膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微小被测介质的压力直接作用于传感器的陶瓷膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微小位移，正常工作状态下，膜片最大位移不

61、大于位移，正常工作状态下，膜片最大位移不大于0.0250.025毫米，电子线路检测这一位移量后，即把毫米，电子线路检测这一位移量后，即把这一位移量转换成对应于这一压力的标准工业测量信号。超压时膜片直接贴到坚固的陶瓷基这一位移量转换成对应于这一压力的标准工业测量信号。超压时膜片直接贴到坚固的陶瓷基体上，由于膜片与基体间隙只有体上，由于膜片与基体间隙只有0.10.1毫米，因此过载时膜毫米，因此过载时膜 片的最大位移只能是片的最大位移只能是0.10.1毫米，所以毫米，所以从结构上保证了膜片不会产生过大变型，由于膜片采用高性能的工业陶瓷，因而使传感器具从结构上保证了膜片不会产生过大变型，由于膜片采用高

62、性能的工业陶瓷，因而使传感器具有很强的抗冲击及抗过载能力。有很强的抗冲击及抗过载能力。 3 3）特点）特点）特点）特点抗过载和抗冲击能力强，过压可达量程的数倍至百倍；抗过载和抗冲击能力强，过压可达量程的数倍至百倍；精度高，重复性好稳定性高，精度高，重复性好稳定性高，精度高，重复性好稳定性高，精度高，重复性好稳定性高，优优于于0.1%0.1%F.S/1F.S/1年；年；温度漂移小，温度漂移小，温度漂移小，温度漂移小，由于取消了测量元件的中介液，因而使传感器获得了很高的测由于取消了测量元件的中介液，因而使传感器获得了很高的测量精度，且受温度影响小；量精度，且受温度影响小；抗干扰能力强，可抗干扰能力

63、强，可抗干扰能力强，可抗干扰能力强，可防水、防尘、防振、防爆、防腐；防水、防尘、防振、防爆、防腐；安装简便，安装简便，安装简便，安装简便，产品结构合理，体积小，重量轻，可直接任意位置安装。产品结构合理，体积小，重量轻，可直接任意位置安装。 4 4）技术参数）技术参数）技术参数）技术参数I.I. 测量范围：表压为测量范围：表压为0 02.52.5KPaKPa7Mpa7Mpa； 绝压为绝压为0 02.52.5KPaKPa7Mpa7Mpa； 负压为负压为-100-100KPaKPa100Kpa100Kpa。II.II. 输输出：直流出：直流4 42020mAmA。 III.III. 电电源：源：15

64、153030VDCVDC。IV.IV. 负载特性：直流负载特性：直流4 42020mAmA二线制负载二线制负载R50(V-12)R50(V-12)V.V. 温度范围：环境温度温度范围：环境温度-20-20+70+70；标准介质温度；标准介质温度-20-20+80+80。VI.VI. 外壳防护：优于外壳防护：优于IP65IP65。 防爆类型：隔爆型防爆类型：隔爆型d dCT4CT4；本安型本安型ia iaCT6CT6应外配安全栅。应外配安全栅。 6 6） 型号规则型号规则型号规则型号规则FB0802-FB0802-工业型陶瓷电容压力变送器。测量范围：工业型陶瓷电容压力变送器。测量范围：A-0A-

65、05KPa5KPa20Kpa20Kpa；B-0B-020KPa20KPa70Kpa70Kpa；C-0C-070KPa70KPa350KPa350KPa；D-0D-0200KPa200KPa700KPa700KPa；E-0E-0700KPa700KPa3.5Mpa3.5Mpa；F-0F-02.0MPa2.0MPa7.0Mpa7.0Mpa。输出信号：输出信号：E-DC4E-DC42020mAmA，9-9-特殊要求。精度等级：特殊要求。精度等级：2-0.2%2-0.2%；3-0.5%3-0.5%。压力连接：压力连接：R-R-标准型标准型M201.5M201.5外螺纹；外螺纹；O-O-按用户提供尺寸加

66、工。选项：按用户提供尺寸加工。选项：I- I-本安型；本安型；d-d-隔爆型；隔爆型；M1-M1-模拟指示表头；模拟指示表头；M3-31/2M3-31/2模拟指示表头；模拟指示表头；G-G-表压测量；表压测量；A-A-绝压测量；绝压测量；F-F-负压测量；负压测量；S-S-散散热器及过程连接件；热器及过程连接件；Y-Y-用户约定。如：用户约定。如：FB0802A(0-10KPa)-E-i-GFB0802A(0-10KPa)-E-i-G。3.3.2.3 11513.3.2.3 1151系列电容式变送器系列电容式变送器系列电容式变送器系列电容式变送器11511151系列电容式变送器是引进美国罗斯蒙

67、特公司技术制造的产品系列电容式变送器是引进美国罗斯蒙特公司技术制造的产品, ,具有设计原理新颖、品种具有设计原理新颖、品种规格齐全、安装使用简便、本质安全防爆等特点。尤以精度高、体积规格齐全、安装使用简便、本质安全防爆等特点。尤以精度高、体积 小、重量轻、坚固耐振、小、重量轻、坚固耐振、调整方便、长期稳定性高、单向过载保护特性好而著称。因此在国内外市场上享有很高的声调整方便、长期稳定性高、单向过载保护特性好而著称。因此在国内外市场上享有很高的声誉誉,1151,1151系列电容式变送器包括压力、差压、绝对压力、流量、液位等共九个品种及其选件，系列电容式变送器包括压力、差压、绝对压力、流量、液位等

68、共九个品种及其选件，产品性能与美国罗斯蒙特公司完全一致，也与我国推行的产品性能与美国罗斯蒙特公司完全一致，也与我国推行的 IECIEC标标 准要求相符，其外形结构准要求相符，其外形结构如图所示。如图所示。图图图图3.3.5 11513.3.5 1151系列电系列电系列电系列电容式变送器外形图容式变送器外形图容式变送器外形图容式变送器外形图 1 1）工作原理）工作原理）工作原理）工作原理被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在 元件元件( (即敏感元即敏感元件件) )的两侧隔离膜片上，通过隔离膜片和的两侧隔离膜片上，通过隔离膜片和 元元 件内的填充

69、液传到预张紧的件内的填充液传到预张紧的测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘体上的电极各组成一个电容器，在测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘体上的电极各组成一个电容器，在无压力通入或两压力均等时测量膜片处于中间位置，两侧两电容器无压力通入或两压力均等时测量膜片处于中间位置，两侧两电容器 的电的电容量相等，当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和容量相等，当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容就不等，通过检测，放大转换成压力差成正比，故两侧电容就不等，通过检测，放大转换成4-204-20mAmA的的二线制电流信号，压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差

70、压变送器相同，所不同的是二线制电流信号，压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。其结构原理如图低压室压力是大气压或真空。其结构原理如图3.3.63.3.6所示，装配示意图如图所示，装配示意图如图3.3.73.3.7。 图图图图3.3.6 3.3.6 11511151系列电容式变送器原理图系列电容式变送器原理图系列电容式变送器原理图系列电容式变送器原理图 图图图图3.3.7 3.3.7 11511151系列电容式变送器装配示意图系列电容式变送器装配示意图系列电容式变送器装配示意图系列电容式变送器装配示意图 2 2）主要特点）主要特点）主要特点）主

71、要特点I.I. 精度高、稳定性好、价格比同类进口仪表便宜；精度高、稳定性好、价格比同类进口仪表便宜；II.II. 采用二线制的工作方式；采用二线制的工作方式；III.III. 敏感元件采用固体化结构，小型坚固，抗振能力强；敏感元件采用固体化结构，小型坚固，抗振能力强；IV.IV. 量程和零位可从外部连续调节；量程和零位可从外部连续调节；V.V. 主要部件可与主要部件可与11511151同类产品进行互换；同类产品进行互换；VI.VI. 关鍵零部件、电子元件及接插件均采用国际上高质量关鍵零部件、电子元件及接插件均采用国际上高质量产品。本系列产品可靠性好，质量稳定，产品。本系列产品可靠性好，质量稳定

72、，VII.VII. 故障率少；故障率少；VIII.VIII. 正迁移可达正迁移可达500500，负迁移可达，负迁移可达600600( (最小量程最小量程) )； 3) 3) 主要类型主要类型主要类型主要类型 常用的主要类型如常用的主要类型如表表3-13-1所示。所示。 3.3.3 3.3.3 在位移测量中的应用在位移测量中的应用在位移测量中的应用在位移测量中的应用 3.3.3.1 3.3.3.1 capaNCDT610 capaNCDT610 电容式位移传感器电容式位移传感器电容式位移传感器电容式位移传感器 capa capaNCDTNCDT（非接触电容位移传感器）电容位移测量原理的基础是由理

73、想平板电容构成。非接触电容位移传感器）电容位移测量原理的基础是由理想平板电容构成。两个平板电极是由传感器电极和相对应的被测体组成，其结构如图两个平板电极是由传感器电极和相对应的被测体组成，其结构如图3.3.83.3.8所示。当恒定的交所示。当恒定的交流加在传感器电容上，传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比。交流电压经流加在传感器电容上，传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比。交流电压经检波器，与一个可设置的补偿电压叠加，经放大，作为模拟信号输出。检波器，与一个可设置的补偿电压叠加，经放大，作为模拟信号输出。 1) 1) 1) 1) 应用领域应用领域应用领域应用领域 capac

74、apaNCDTNCDT610610是是为为机机器器设设备备监监控控，工工业业过过程程质质量量监监控控而而设设计计的的。主主要要应应用用于于以以下下六六大大领领域域（如图（如图3.3.93.3.9所示）：所示）： I.I.震震动动，偏偏心心，裂裂纹纹，振振荡荡，同同心心度度；II.II.位位移移，移移动动，位位置置，膨膨胀胀；III.III.挠挠度度，变变形形，波波动动，倾倾斜斜； IV.IV.尺尺寸寸，公公差差，分分选选，另另件件识识别别； V.V.冲冲击击，应应变变，轴轴向向振振动动；.轴轴承承振振动动，油膜间隙，磨擦，偏心；油膜间隙，磨擦，偏心； 图图图图3.3.8 3.3.8 3.3.8

75、 3.3.8 capaNCDT610capaNCDT610外形图外形图外形图外形图 图图图图3.3.9 3.3.9 3.3.9 3.3.9 应用示意图应用示意图应用示意图应用示意图 2 2）特点：）特点：）特点：）特点：I.I. 工作时无磨损，免维修；工作时无磨损，免维修；II.II. 高的零点稳定性和精度；高的零点稳定性和精度；III.III. 几乎与温度无关；几乎与温度无关；IV.IV. 传感器对被测体没有作用力；传感器对被测体没有作用力；V.V. 与被测体导电性能，以及导电性能变化无关；与被测体导电性能，以及导电性能变化无关； 3 3）系统结构）系统结构）系统结构）系统结构 apaNCD

76、T610apaNCDT610是是一一个个精精密密的的单单通通道道系系统统，它它由由电电容容位位移移传传感感器器，传传感器电缆和处理信号的前置器组成。用户可以在现场用二点线性感器电缆和处理信号的前置器组成。用户可以在现场用二点线性化方法校准。如图化方法校准。如图3.3.103.3.10所示，主要由以下几部分：电容位移传感器、传感器电缆、前置所示，主要由以下几部分：电容位移传感器、传感器电缆、前置放大器、供电电缆和电源五个部分。放大器、供电电缆和电源五个部分。图图图图3.3.10 3.3.10 3.3.10 3.3.10 capaNCDT610capaNCDT610capaNCDT610capaN

77、CDT610的外形及的外形及的外形及的外形及系统结构示意图系统结构示意图系统结构示意图系统结构示意图 其其中中，前前置置器器DT610DT610：供供电电1515VDCVDC；输输出出0 01010V V；（可可选选）DC24DC24：供供电电DC24VDCDC24VDC；输输出出0 0 1010V V；或或DC9/36DC9/36：供电供电936936VDCVDC；输出输出010010V V。 4 4）技术参数技术参数技术参数技术参数 表表3-23-2所列的技术数据，适用于金属材料被测体，在所列的技术数据，适用于金属材料被测体，在室温室温2020，传感器电缆长为，传感器电缆长为1 1米的情况

78、下测得的。在被测米的情况下测得的。在被测材料为金属材料时，测量信号线性特性，不需重新校准。材料为金属材料时，测量信号线性特性，不需重新校准。导电性能的变化不会影响传感器灵敏度和线性。导电性能的变化不会影响传感器灵敏度和线性。 5 5）线性化校准：）线性化校准：）线性化校准：）线性化校准：capacapaNCDTNCDT610610出厂时，用金属材料被测体已校准好，输出出厂时，用金属材料被测体已校准好，输出010010V V。 当当应应用用对对复复杂杂构构件件测测量量时时，用用户户可可以以通通过过调调整整零零点点和和放放大大倍倍数数电电位位器器，使使输输出出特特性性校校准准成成最佳。校准用最佳。

79、校准用2 2点校准法（点校准法（1-1-零点，零点，2-2-线性终点），在校准器上完成的。线性终点），在校准器上完成的。 在牺牲精度的情况下，测量范围可以扩展在牺牲精度的情况下，测量范围可以扩展2 - 32 - 3倍，如图倍，如图3.3.113.3.11所示。所示。 图图图图3.3.11 3.3.11 3.3.11 3.3.11 capaNCDTcapaNCDTcapaNCDTcapaNCDT的测量范围的测量范围的测量范围的测量范围与线性度与线性度与线性度与线性度 6 6）传感器和电缆：）传感器和电缆：）传感器和电缆：）传感器和电缆： 传感器为带保护环电容传感器。它用传感器为带保护环电容传感器

80、。它用1 1米长电缆同前置器连接起来。传感器电缆通过专米长电缆同前置器连接起来。传感器电缆通过专用插头同传感器连接。所有标准传感器应用时，无须在校准，灵敏度误差在用插头同传感器连接。所有标准传感器应用时，无须在校准，灵敏度误差在0.5 1%0.5 1%以内。以内。特殊传感器请咨询。所有传感器无安装座，也能简单安装。固定通常用埋头螺钉或者开口特殊传感器请咨询。所有传感器无安装座，也能简单安装。固定通常用埋头螺钉或者开口夹（如图夹（如图3.3.123.3.12所示）。所示）。传传感器和前置器是用一根感器和前置器是用一根专专用的用的1 1米米长长双双层层屏蔽屏蔽电缆连电缆连接。有接。有3 3种种电缆

81、电缆型号可型号可选选（见见表表3-33-3所示）。所示）。 图图图图3.3.12 3.3.12 3.3.12 3.3.12 安装形式安装形式安装形式安装形式 3.3.3.2 3.3.3.2 TR230/TR250/TR2100TR230/TR250/TR2100型容栅测微传感器型容栅测微传感器型容栅测微传感器型容栅测微传感器 1) 1) 工作原理工作原理工作原理工作原理 如图如图3.3.133.3.13所示，所示，容栅测量系统是一种无差调节的闭环控制系统，它的基本测量部分是一容栅测量系统是一种无差调节的闭环控制系统，它的基本测量部分是一个差动电容器，它的作用是利用电容的电荷耦合方式将机械位移量

82、转变成为电信号的相应个差动电容器，它的作用是利用电容的电荷耦合方式将机械位移量转变成为电信号的相应变化量，将该电信号送入电子电路后，再经过一系列变换和运算后显示出机械位移量的大变化量，将该电信号送入电子电路后，再经过一系列变换和运算后显示出机械位移量的大小。本传感器具有测量范围大，精度高，使用方便的特点。小。本传感器具有测量范围大，精度高，使用方便的特点。 2) 2) 外型尺寸外型尺寸外型尺寸外型尺寸 具体结构尺寸为：具体结构尺寸为：TR230TR230型的型的L L0 0=31=31（mmmm），），L=194L=194（mmmm）；）；TR250TR250型的型的L L0 0=51=51（

83、mmmm），），L=251L=251（mmmm）；）；TR2100TR2100型的型的L L0 0=102=102（mmmm），），L=403L=403（mmmm）；）； 3 3）技术指标技术指标技术指标技术指标I.I.测量范围：测量范围：0-300-30mm/0-50mm/0-100mmmm/0-50mm/0-100mmII.II.分辨率：分辨率：0.010.01mmmm、0.005mm0.005mmIII.III.测力：测力：2.52.5NNIV.IV.最大移动速度：最大移动速度：1.51.5M/sM/sV.V.工作温度：工作温度：10-4010-40VI.VI.存储温度：存储温度：0-5

84、50-55图图图图3.3.13 3.3.13 TR2TR2型容栅测微传感器结构示意图型容栅测微传感器结构示意图型容栅测微传感器结构示意图型容栅测微传感器结构示意图 4 4）特点）特点）特点）特点 I.I.由于传感器采用等节距的栅型结构，使测量的精度不直接与长度有关，故非常适宜于大位由于传感器采用等节距的栅型结构，使测量的精度不直接与长度有关，故非常适宜于大位移测量。移测量。 II.II.测量速度快。分辨率为测量速度快。分辨率为0.0010.001mmmm时，测量速度可达时，测量速度可达0.350.35m/sm/s；分辨率为分辨率为0.010.01mmmm时时, ,测量速测量速度可达度可达1.5

85、1.5m/sm/s。分辨率为分辨率为0.0010.001mmmm的光栅和感应同步器数显测量装置，测量速度一般应在的光栅和感应同步器数显测量装置，测量速度一般应在0.20.2m/sm/s左右。其它可测大位移的传感器在测量速度上也很少能达到容栅类传感器的水平。左右。其它可测大位移的传感器在测量速度上也很少能达到容栅类传感器的水平。III.III.传感器的结构简单，易于与集成电路制成一体，易进行机械设计。传感器机械部分主要传感器的结构简单，易于与集成电路制成一体，易进行机械设计。传感器机械部分主要由两组极板组成，结构小巧，使得测量系统的结构简单，成本低廉。这一优点也是其它类型由两组极板组成，结构小巧

86、，使得测量系统的结构简单，成本低廉。这一优点也是其它类型的位移测量系统所不能比拟的。的位移测量系统所不能比拟的。IV.IV.对使用环境要求不高。能抗电、磁场的干扰；采用适当的防护措施后，能防油污、防尘，对使用环境要求不高。能抗电、磁场的干扰；采用适当的防护措施后，能防油污、防尘，对空气湿度不敏感，适合于在车间生产现场使用。这也是容栅测量系统的一个很突出的优势。对空气湿度不敏感，适合于在车间生产现场使用。这也是容栅测量系统的一个很突出的优势。V.V.能耗少。这是由于传感器本身的介质损耗和静电引力都很小的缘故。电路采用大规模的能耗少。这是由于传感器本身的介质损耗和静电引力都很小的缘故。电路采用大规

87、模的CMOSCMOS集成电路，使电路能在底工耗下工作。一颗扣式氧化银电磁就可使其连续工作一年时集成电路，使电路能在底工耗下工作。一颗扣式氧化银电磁就可使其连续工作一年时间。这一优点使得在通用精密量具上实现数显，并使之成为具有很大发展前途的产品。间。这一优点使得在通用精密量具上实现数显，并使之成为具有很大发展前途的产品。VI.VI.功能多，运用方便。容栅测量系统的电子线路经过几度改进，使其系统逐渐完善，现在功能多，运用方便。容栅测量系统的电子线路经过几度改进，使其系统逐渐完善，现在的电路具有任意点置零，公英制转换、值保持、最大值最小值寻找，数值予值，测量速度过的电路具有任意点置零，公英制转换、值

88、保持、最大值最小值寻找，数值予值，测量速度过快及电磁电压过低报警等功能，使测量系统的运用方便，确保测量数据的正确性。快及电磁电压过低报警等功能，使测量系统的运用方便，确保测量数据的正确性。.串行码数据输出，可供计算机进行相应要求的处理以及打印机进行数据记录。这对串行码数据输出，可供计算机进行相应要求的处理以及打印机进行数据记录。这对产品质量控制提供了便利条件。产品质量控制提供了便利条件。3.3. 4 3.3. 4 电容式指纹传感器电容式指纹传感器电容式指纹传感器电容式指纹传感器 电电容容式式指指纹纹传传感感器器有有单单触触型型和和划划擦擦型型两两种种，是是目目前前最最新新型型的的固固态态指指纹

89、纹传传感感器器，它它们们都都是是通通过在触摸过程中电容的变化来进行信息采集。过在触摸过程中电容的变化来进行信息采集。 这这两两类类电电容容式式指指纹纹传传感感器器的的工工作作原原理理为为：当当指指纹纹中中的的凸凸起起部部分分置置于于传传感感电电容容像像素素电电极极上上时时，电电容容会会有有所所增增加加，通通过过检检测测增增加加的的电电容容来来进进行行数数据据采采集集。传传感感器器中中的的像像素素点点为为4545平平方方微微米米，间间隔隔为为5050微微米米，电电容容像像素素阵阵列列的的分分辨辨率率略略高高于于500500dpidpi。这这类类传传感感器器基基于于一一种种标标准准的的单单- -多

90、多晶晶硅三层金属硅三层金属CMOSCMOS工艺，并采用工艺，并采用0.50.5微米工艺进行设计。微米工艺进行设计。 金金属属互互连连的的第第三三层层构构成成电电容容像像素素层层，由由氮氮化化钛钛制制成成并并覆覆盖盖着着一一层层氮氮化化硅硅，厚厚度度仅仅为为70007000埃埃米米。这这种种硬硬金金属属电电极极与与抗抗磨磨涂涂敷敷层层组组合合形形成成的的传传感感器器十十分分坚坚实实耐耐用用，使使用用寿寿命命可可以以达达到到很很多年。它们的用途主要有：多年。它们的用途主要有：3.3.4.1 3.3.4.1 指纹检测指纹检测指纹检测指纹检测 人人类类的的指指纹纹由由紧紧密密相相邻邻的的凹凹凸凸纹纹路

91、路构构成成，通通过过对对每每个个像像素素点点上上利利用用标标准准参参考考放放电电电电流流，便便可可检检测测到到指指纹纹的的纹纹路路状状况况。每每个个像像素素先先预预充充电电到到某某一一参参考考电电压压，然然后后由由参参考考电电流流放放电电。电电容阳极上电压的改变率与其上的电容成下面的比例关系：容阳极上电压的改变率与其上的电容成下面的比例关系： I Irefref=C=Cdvdv/ /dtdt (3-3-1) (3-3-1) 处处于于指指纹纹的的凸凸起起下下的的像像素素( (电电容容量量高高) )放放电电较较慢慢，而而处处于于指指纹纹的的凹凹处处下下的的像像素素( (电电容容量量低低) )放放电

92、电较较快快。这这种种不不同同的的放放电电率率可可通通过过采采样样保保持持( (S/H)S/H)电电路路检检测测并并转转换换成成一一个个8 8位位输输出出，这这种检测方法对指纹凸起和低凹具有较高的敏感性，并可形成非常好的原始指纹图像。种检测方法对指纹凸起和低凹具有较高的敏感性，并可形成非常好的原始指纹图像。 采采用用复复杂杂的的软软件件算算法法可可以以进进行行指指纹纹识识别别。这这种种软软件件采采集集原原始始的的指指纹纹图图像像，将将图图像像信信息息数数字字化化并并提提取取其其中中的的细细节节模模板板，然然后后进进行行测测试试，确确定定提提取取的的细细节节模模板板是是否否与与参参考考模模板板吻吻

93、合合。单单触触型型传传感感器器与与划划擦擦型型传传感感器器的的尺尺寸寸和和成成本本都都不不一一样样。接接触触式式传传感感器器较较大大，通通常常有有效效接接触触面面为为15151515mmmm，可可迅迅速速地地采采集集最最大大的的指指纹纹或或拇拇指指指指纹纹。这这种种传传感感器器易易于于使使用用，并并可可将将整整个个指纹图像以指纹图像以500500dpi(dpi(自动指纹识别标准自动指纹识别标准) )的精度进行快速传输。的精度进行快速传输。 这这种种传传感感器器由由256(256(列列)300()300(行行) )微微型型金金属属电电极极组组成成，每每一一列列连连接接到到一一对对S/HS/H电电

94、路路上上。指指纹纹图图像像依依次次逐逐行行采采集集，每每个个金金属属电电极极均均作作为为电电容容的的一一个个极极，与与之之接接触触的的手手指指则则是是电电容容的的另另一一个个极极。在在器器件件表表面面有有一一层层钝钝化化层层，作作为为两两个个电电容容极极间间的的电电介介质质层层。将将手手指指置置于于传传感感器器上上时时，指纹上的凸起和低凹会在阵列上产生不同的电容值，并构成用于认证的一整幅图像。指纹上的凸起和低凹会在阵列上产生不同的电容值，并构成用于认证的一整幅图像。 划划擦擦型型传传感感器器是是一一种种新新型型指指纹纹采采集集器器件件，要要求求用用户户将将手手指指在在器器件件上上划划过过。划划

95、擦擦型型传传感感器器的的优优点点是是尺尺寸寸小小( (如如富富士士通通的的MBF300MBF300尺尺寸寸仅仅为为3.613.3 3.613.3 mmmm2 2) )和和成成本本低低。这这些些器器件件主主要要用用于于移移动动设设备备的的嵌嵌入入式式安安全全识识别别应应用用，如如手手机机和和PDAPDA。精精密密的的图图像像重重建建软软件件以以接接近近20002000帧帧/ /秒秒的的速速度快速地从传感器上采集多个图像，并将每个帧的数据细节组织到一起。度快速地从传感器上采集多个图像，并将每个帧的数据细节组织到一起。 3.3.4.2 3.3.4.2 信息及认证信息及认证信息及认证信息及认证 毫毫无

96、无疑疑问问，便便携携式式低低成成本本指指纹纹识识别别技技术术对对我我们们的的生生活活意意义义深深远远。例例如如，今今后后警警察察可可在在一一个个犯犯罪罪高高发发区区截截住住一一名名嫌嫌疑疑人人，要要求求其其提提供供指指纹纹而而不不是是身身份份证证或或汽汽车车驾驾照照。此此人人则则将将其其右右手手的的第第一一、二二或或第第三三个个手手指指置置于于一一个个与与无无线线PDAPDA相相连连的的传传感感器器上上，可可以以迅迅速速将将嫌嫌疑疑人人与与以以前前的的犯罪记录进行对比确认。犯罪记录进行对比确认。 这种识别技术对于被盗的手机用户也有好处。手机开机时要求用户通过一个快速的认这种识别技术对于被盗的手

97、机用户也有好处。手机开机时要求用户通过一个快速的认证过程，用户将其手指划过传感器，如果通过认证则授权使用手机的各项功能。如果不是证过程，用户将其手指划过传感器，如果通过认证则授权使用手机的各项功能。如果不是授权用户，手机便继续保持锁住。如果连续几次认证无法通过，则手机会删除存储器中的授权用户，手机便继续保持锁住。如果连续几次认证无法通过，则手机会删除存储器中的关键信息然后关机。关键信息然后关机。 在在今今后后的的汽汽车车应应用用中中，用用户户可可输输入入家家庭庭成成员员指指纹纹样样本本，经经鉴鉴权权才才能能驾驾驶驶。注注册册过过程程十十分分简简单单：每每个个授授权权驾驾驶驶的的成成员员将将其其

98、手手指指置置于于传传感感器器上上，并并将将汽汽车车的的各各种种参参数数按按个个人人爱好进行设置，然后将这些设置存入车载的电脑存储器中。爱好进行设置，然后将这些设置存入车载的电脑存储器中。 当当驾驾驶驶者者进进入入汽汽车车时时，他他/ /她她将将手手指指置置于于传传感感器器上上，启启动动识识别别过过程程。不不到到一一秒秒钟钟，电电脑脑将将检检测测到到的的指指纹纹模模板板与与存存储储的的模模板板进进行行比比较较，并并建建立立一一个个与与驾驾驶驶者者相相符符的的相相关关设设置置。指指纹纹模模板板和和匹匹配配软软件件保保存存在在汽汽车车内内的的一一个个嵌嵌入入式式模模块块中中。当当指指纹纹匹匹配配成成

99、功功时时，汽汽车车便便按按已已编编程程设设定定的的内内部部参参数数来来控控制制后后视视镜镜、汽汽车车座座椅椅、无无线线基基站站以以及及车车内内空空气气环环境境。此此外外，还还可可控控制制驾驾驶驶速速度度，如如果果驾驾驶驶者者仅仅为为十十来来岁岁的的孩孩子子，则则将将速速度度限限制制在在每每小小时时5555公公里里。目目前前这这些些传传感感器器已已完完成成设设计计，并并用用于于美美国国政政府府机机构构及及警警察察局局进进行行指指纹纹识识别别。不不久久的将来还将逐渐用于汽车单触式无钥匙进入系统，以及信息安全中。的将来还将逐渐用于汽车单触式无钥匙进入系统，以及信息安全中。 当然，电容式传感器的应用领

100、域远不止以上所列举的几个方面，其结构类型也不当然，电容式传感器的应用领域远不止以上所列举的几个方面，其结构类型也不胜枚举，它在检测及控制中的应用是十分广泛的。胜枚举，它在检测及控制中的应用是十分广泛的。 思考题思考题 3-1.3-1.试试分分析析变变面面积积式式电电容容传传感感器器和和变变间间隙隙式式电电容容的的灵灵敏敏度度? ?为为了了提提高高传传感感器器的的灵灵敏敏度度可可采采取取什么措施并应注意什么问题什么措施并应注意什么问题? ?3-2.3-2.为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的? ?采取什么措施可改善其非线性特征采取什么措施可改善其非线性

101、特征? ? 3-3.3-3.有有一一平平面面直直线线位位移移差差动动传传感感器器特特性性其其测测量量电电路路采采用用变变压压器器交交流流电电桥桥, ,结结构构组组成成如如图图所所示示. .电电容容传传感感器器起起始始时时b1=b2=b=2mm,b1=b2=b=2mm,极极距距=2=2mm,mm,极极间间介介质质为为空空气气, ,测测量量电电路路u1=3sinwtV,u1=3sinwtV,且且u=u.u=u.试求当动极板上输入一位移量试求当动极板上输入一位移量x=5mmx=5mm时时, ,电桥输出电压电桥输出电压u0u0。 3-4.3-4.变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示变间

102、隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示. .传感器的起始电容传感器的起始电容量量Cx0=20pF,Cx0=20pF,定动极板距离定动极板距离d0=1.5mm,d0=1.5mm,运算放大器为理想放大器运算放大器为理想放大器( (即即K K, ,ZiZi),),RfRf极大极大, ,输入电压输入电压uiui=5sinwtV.=5sinwtV.求当电容传感动极板上输入一位移量求当电容传感动极板上输入一位移量x=0.15mmx=0.15mm使使d0d0减小时减小时, ,电路电路输出电压输出电压u0u0为多少为多少? ? 3-5.3-5.如如图图3-223-22所所示示正正方方形形平平板板电电容容器器, ,极极板板长长度度a=4cm,a=4cm,极极板板间间距距离离=0.2=0.2mm.mm.若若用用此此变变面面积积型型传传感感器器测测量量位位移移x, x,试试计计算算该该传传感感器器的的灵灵敏敏度度并并画画出出传传感感器器的的特特性性曲曲线线. .极极板板间间介介质质为为空空气气, ,0 0=8.8=8.8510510-12-12F/M.F/M.