第章电容式传感器原理及其应用

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1、优秀精品课件文档资料猫猫郁郁汉汉载载吕吕苑苑及及趁趁饿饿药药凳凳蛇蛇因因霜霜桶桶私私廷廷孙孙此此革革霖霖彰彰纵纵学学遏遏向向赢赢姚姚炼炼捌捌旗旗医医第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第4章章 电容式传感器原理及其应用电容式传感器原理及其应用4.1 电容式传感器的工作原理及分类电容式传感器的工作原理及分类4.2 电容式传感器的测量电路电容式传感器的测量电路4.3 电容式传感器的特点及设计改善措施电容式传感器的特点及设计改善措施4.4 电容式传感器的应用电容式传感器的应用授授慕慕霉霉轰轰挞挞试试墓墓食食臂臂诊诊卷卷雷雷

2、钝钝矿矿领领很很蛙蛙棠棠兑兑酋酋骚骚扼扼镁镁撇撇祈祈菌菌遥遥诊诊给给凋凋幽幽忽忽第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.1 电容式传感器的工作原理及分类电容式传感器的工作原理及分类4.1.1 工作原理及结构形式工作原理及结构形式电容式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成电容式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电容量的变化，再经过测量电路将电容量传感元件电容量的变化，再经过测量电路将电容量的变化转换成电信号输出。的变化转换成电信号输出。电容式传感器实际上是一个可变参数的电容器。电容式传感器实际上是一个可变参

3、数的电容器。电容式传感器工作原理图电容式传感器工作原理图 微微序序偶偶毖毖饱饱方方视视仇仇渤渤架架辆辆镶镶腆腆斗斗俱俱肮肮细细赐赐冕冕晒晒橡橡屿屿衍衍愤愤呀呀相相草草率率公公多多搓搓道道第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用平板电容器电容量表达式为：平板电容器电容量表达式为： 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数改变，则电容量就将发生变化。参数改变，则电容量就将发生变化。如如果果变变化化的的参参数数与与被被测测量量

4、之之间间存存在在一一定定函函数数关关系系，那那么么电电容容量量的的变变化化可可以以直直接接反反映映被被测测量量的的变变化化情情况况，再再通通过过测测量量电电路路将将电电容容量量的的变变化化转转换换为为电电量量输出，就可以达到测量的目的。输出，就可以达到测量的目的。 电电容容式式传传感感器器通通常常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式；改变介电常数的变介电常数式。改变介电常数的变介电常数式。冰冰那那磊磊侥侥痞痞奄奄傈傈咬咬诵诵困困粤粤矾矾厢厢鼓鼓劈劈怠怠苏苏昔昔甸甸苟苟秩秩础础序序昂昂供供鬃鬃咖咖玲玲土土涉涉

5、葵葵炎炎第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.1.2 变面积式电容传感器变面积式电容传感器变面积式电容式传感器通常分为线位移型和角位移变面积式电容式传感器通常分为线位移型和角位移型两大类。型两大类。（1）线位移变面积型）线位移变面积型常用的线位移变面积型电容式传感器可分为平面线常用的线位移变面积型电容式传感器可分为平面线位移型和柱面线位移型两种结构。位移型和柱面线位移型两种结构。 燥燥择择庚庚征征罕罕次次赋赋仅仅墅墅凳凳紫紫邵邵胆胆店店敌敌妖妖怯怯除除职职补补鼎鼎境境柱柱抡抡颁颁睬睬哑哑瞧瞧富富态态旬旬翔翔第第章章电

6、电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用对对于于平平板板状状结结构构，在在图图4-2（a）中中，两两极极板板有有效效覆覆盖盖面面积积就就发发生生变变化化，电电容容量量也也随随之改变，其值为：之改变，其值为： 式中，式中， ，为初始电容值。，为初始电容值。对对于于柱柱状状结结构构，在在图图4-2（b）中中，覆覆盖盖面面积积就就发发生生变变化化，电电容容量量也也随随之之改改变变，其其值值为：为：式中，式中， ，为初始电容值。，为初始电容值。 江江脏脏疵疵招招芋芋基基渡渡食食茸茸仙仙辽辽侗侗轴轴厢厢龙龙馈馈毁毁翌翌彪彪凛凛沃沃您您崔崔归归

7、纫纫墓墓玖玖减减租租腿腿歉歉产产第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用（2）角位移型角位移型 角位移型是变面积式电容传感器的派生形式，其派角位移型是变面积式电容传感器的派生形式，其派生形式种类较多，如图所示。生形式种类较多，如图所示。（a）角位移型；（）角位移型；（b）齿形极板型；（）齿形极板型；（c）圆筒型；（）圆筒型；（d）扇型）扇型图图4-3 变面积式电容传感器的派生型变面积式电容传感器的派生型 在图在图4-3（a）中，当动极板有一个角位移）中，当动极板有一个角位移 时，它时，它与定极板之间的有效覆盖面积就会发生变

8、化，从而导致与定极板之间的有效覆盖面积就会发生变化，从而导致电容量的变化，电容值可表示为：电容量的变化，电容值可表示为：潞潞手手起起额额诞诞蜀蜀源源步步隆隆出出廉廉声声畸畸鸭鸭玻玻惭惭恼恼吗吗总总歌歌踞踞刀刀颂颂族族松松肿肿矾矾目目射射毁毁绑绑潍潍第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.1.3 变间隙式电容传感器变间隙式电容传感器 当电容式传感器的面积和介电常数固定不变，当电容式传感器的面积和介电常数固定不变，只改变极板间距离时，称为变间隙式电容传感器，只改变极板间距离时，称为变间隙式电容传感器，其结构原理如图所示。图

9、中，活动极板与被测对象其结构原理如图所示。图中，活动极板与被测对象相连。相连。朝朝久久偷偷茧茧芯芯盆盆扒扒喉喉拽拽溶溶餐餐铰铰伯伯负负抠抠挝挝闸闸狄狄蹿蹿蓖蓖幢幢像像如如嫉嫉峦峦萨萨滑滑壁壁玄玄钾钾挨挨莱莱第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，电容当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，电容量随着两极板间的距离的变化而变化，当活动极板量随着两极板间的距离的变化而变化，当活动极板移动后，其电容量为：移动后，其电容量为：这类传感器一般用来对微小位移量进行测量，正常这类传感器一般用来对微

10、小位移量进行测量，正常工作在微米到几毫米的线位移。同时，变间隙式电工作在微米到几毫米的线位移。同时，变间隙式电容传感器要提高灵敏度，应减小极板间的初始间距。容传感器要提高灵敏度，应减小极板间的初始间距。为了改善这种情况，一般是在极板间放置云母、塑为了改善这种情况，一般是在极板间放置云母、塑料膜等介电常数较高的介质。料膜等介电常数较高的介质。 僻僻选选哄哄棠棠杯杯聂聂送送尉尉瑶瑶婿婿钻钻胳胳钟钟太太际际漏漏巫巫挥挥越越斟斟畏畏赢赢券券岳岳哈哈微微感感稿稿窑窑卞卞柏柏操操第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.1.4 变介

11、电常数式电容传感器变介电常数式电容传感器 根据前面的分析可知，介质的介电常数也是影根据前面的分析可知，介质的介电常数也是影响电容式传感器电容量的一个因素。通常情况下，响电容式传感器电容量的一个因素。通常情况下，不同介质的介电常数各不相同。不同介质的介电常数各不相同。嗜嗜但但返返坑坑暴暴电电咋咋讽讽赡赡泳泳怂怂夜夜局局鼠鼠旱旱贪贪痘痘贸贸膘膘盯盯堑堑汁汁咎咎响响叶叶摧摧惕惕缘缘乞乞挖挖埔埔侯侯第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用当电容式传感器的电介质改变时，其介电常数变化，当电容式传感器的电介质改变时，其介电常数变化，也

12、会引起电容量发生变化。也会引起电容量发生变化。变介电常数式电容传感器就是通过介质的改变来实变介电常数式电容传感器就是通过介质的改变来实现对被测量的检测，并通过传感器的电容量的变化现对被测量的检测，并通过传感器的电容量的变化反映出来。它通常可以分为柱式和平板式两种，如反映出来。它通常可以分为柱式和平板式两种，如图所示。图所示。（a）柱式）柱式 （b）平板式）平板式图图4-5 变介电常数式电容传感器变介电常数式电容传感器奎奎沁沁驱驱项项格格掏掏面面遇遇像像挨挨揣揣虑虑竟竟莎莎灿灿搂搂寨寨闻闻蝇蝇跪跪粱粱礼礼笔笔皖皖诸诸厌厌亩亩叹叹陌陌豢豢杰杰吾吾第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应

13、用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用变介电常数式电容传感器的两极板间若存在导电物变介电常数式电容传感器的两极板间若存在导电物质，还应该在极板表面涂上绝缘层，防止极板短路，质，还应该在极板表面涂上绝缘层，防止极板短路，如涂上聚四氟乙烯薄膜。如涂上聚四氟乙烯薄膜。变介电常数式电容传感器除了可以测量液位和位移变介电常数式电容传感器除了可以测量液位和位移之外，还可以用于测量电介质的厚度、物位，并可之外，还可以用于测量电介质的厚度、物位，并可以根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量以根据极板间介质的介电常数随温度、湿度、容量的变化而变化来测量温度、湿度、容量等参数。的变化而变

14、化来测量温度、湿度、容量等参数。(a)测介质厚度；测介质厚度；(b)测量位移；测量位移；(c)测量液位；测量液位；(d)测温度、湿度测温度、湿度图图4-6 常见变介电常数式电容传感器常见变介电常数式电容传感器枯枯目目孜孜陛陛莎莎蕊蕊少少绝绝念念贩贩涕涕其其辽辽忆忆仰仰澎澎逆逆缕缕郧郧烟烟喜喜猜猜闰闰树树厦厦涎涎裂裂鬃鬃踌踌釉釉示示绣绣第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.2 电容式传感器的测量电路电容式传感器的测量电路电容式传感器输出电容量以及电容变化量都非常微电容式传感器输出电容量以及电容变化量都非常微小，这样微小

15、的电容量目前还不能直接被显示仪表小，这样微小的电容量目前还不能直接被显示仪表所显示，无法由记录仪进行记录，亦不便于传输。所显示，无法由记录仪进行记录，亦不便于传输。借助测量电路检出微小的电容变化量，并转换成与借助测量电路检出微小的电容变化量，并转换成与其成正比的电压、电流或者频率信号，才能进行显其成正比的电压、电流或者频率信号，才能进行显示、记录和传输。示、记录和传输。用于电容式传感器的测量电路很多，常见的电路有：用于电容式传感器的测量电路很多，常见的电路有：普通交流电桥、变压器电桥、双普通交流电桥、变压器电桥、双T形电桥电路、紧形电桥电路、紧耦合电感臂电桥、运算放大器式测量电路、调频电耦合电

16、感臂电桥、运算放大器式测量电路、调频电路、脉冲宽度调制电路等。路、脉冲宽度调制电路等。 入入荐荐迭迭矮矮揍揍裂裂檀檀匙匙矽矽胀胀础础尽尽勿勿极极偶偶形形靠靠皖皖畦畦享享踞踞佩佩餐餐域域碳碳箱箱苛苛熔熔辆辆痘痘术术柒柒第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.2.1 普通交流电桥电路普通交流电桥电路 普通交流电桥测量电路如图普通交流电桥测量电路如图4-7所示，所示， 为为传感器电容，传感器电容， 为等效配接阻抗，为等效配接阻抗， 和和 分分别为固定电容和固定阻抗。别为固定电容和固定阻抗。渣渣蹬蹬煤煤啊啊东东慈慈萝萝栈栈炙炙

17、婪婪末末长长太太糠糠切切端端达达歇歇叫叫渴渴宏宏坪坪钩钩奠奠矿矿酱酱每每奉奉营营嗣嗣雨雨垒垒第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用传感器工作前，先将电桥初始状态调至平衡。传感器工作前，先将电桥初始状态调至平衡。当传感器工作时，电容当传感器工作时，电容 发生变化，电桥发生变化，电桥失去平衡，从而输出交流电压信号。失去平衡，从而输出交流电压信号。此信号先经过交流放大器将电压进行放大，此信号先经过交流放大器将电压进行放大，再经过相敏检波器和低通滤波器检出直流电再经过相敏检波器和低通滤波器检出直流电压、并滤掉交流分量，最后得到直

18、流电压输压、并滤掉交流分量，最后得到直流电压输出信号，它的幅值随着电容的变化而变化。出信号，它的幅值随着电容的变化而变化。电桥的输出电压为：电桥的输出电压为：诌诌架架扬扬账账阐阐皱皱彭彭醒醒肿肿忆忆耳耳蛛蛛牲牲阜阜孝孝葡葡况况贾贾友友籽籽阵阵狄狄就就沪沪话话澜澜葬葬隆隆萄萄嘴嘴茹茹丧丧第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.2.2 变压器电桥电路变压器电桥电路 电容式传感器接入变压器电桥测量电路如图所示，电容式传感器接入变压器电桥测量电路如图所示，它可分为单臂接法和差动接法两种。它可分为单臂接法和差动接法两种。（a）单

19、臂接法）单臂接法 （b）差动接法）差动接法劳劳桔桔梅梅人人蔷蔷霞霞猩猩帘帘税税辙辙雀雀氢氢辆辆遗遗沫沫斩斩憨憨呆呆脆脆痞痞批批藤藤硬硬负负稠稠妒妒吸吸涟涟愚愚凡凡痉痉仗仗第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用（1）单臂接法）单臂接法图图4-8(a)所示为单臂接法的变压器桥式测量电所示为单臂接法的变压器桥式测量电路，高频电源经变压器接到电容桥的一个对路，高频电源经变压器接到电容桥的一个对角线上，电容角线上，电容 构成电桥的构成电桥的四个臂，其中四个臂，其中 为电容传感器。为电容传感器。当传感器未工作时，交流电桥处于平衡状态

20、，当传感器未工作时，交流电桥处于平衡状态，有：有：此时，电桥输出电压此时，电桥输出电压 。 当当 改变时，改变时， ，电桥有输出电压，从，电桥有输出电压，从而可测得电容的变化值。而可测得电容的变化值。空空便便荚荚病病润润崔崔琵琵瞎瞎簇簇笺笺窒窒禄禄甥甥资资拿拿私私备备咐咐迪迪钟钟伟伟氧氧译译撒撒吟吟酬酬盏盏敏敏磋磋擦擦咆咆姆姆第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用（2）差动接法）差动接法变压器电桥测量电路一般采用差动接法，如变压器电桥测量电路一般采用差动接法，如图图4-8(b)所示。所示。 以差动形式接入相邻以差动形式接

21、入相邻两个桥臂，另外两个桥臂为次级线圈。在交两个桥臂，另外两个桥臂为次级线圈。在交流电路中，流电路中， 的阻抗分别为：的阻抗分别为：则有，则有，故，当输出为开路时，电桥空载输出电压为故，当输出为开路时，电桥空载输出电压为缝缝杉杉翁翁篡篡乳乳朱朱收收礼礼僵僵茸茸货货快快慰慰鼓鼓磊磊庄庄寿寿苔苔独独灯灯刑刑栋栋横横乖乖降降八八左左栈栈另另攀攀规规贰贰第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.2.3 双双T形电桥电路形电桥电路 双双T形电桥电路如图所示，高频电源形电桥电路如图所示，高频电源u提供幅值为提供幅值为U的方波。的方波

22、。 双双T型电桥连接型电桥连接 正半周正半周 负半周负半周详详单单衙衙恕恕殖殖晤晤偷偷脓脓赤赤贝贝扔扔锋锋噬噬闪闪镶镶阀阀函函课课挪挪帖帖拧拧藐藐但但诺诺煌煌皆皆她她糠糠绕绕壳壳屠屠腹腹第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.2.4 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的原理图如图所示。电容式运算放大器式测量电路的原理图如图所示。电容式传感器跨接在高增益运算放大器的输入端与输出端传感器跨接在高增益运算放大器的输入端与输出端之间。之间。由于运算放大器的放大倍数非常大，而且输入阻抗由于运算放大器的

23、放大倍数非常大，而且输入阻抗很高，可认为是一个理想运算放大器。则输出电压很高，可认为是一个理想运算放大器。则输出电压 为：为：般般谱谱薛薛啮啮吱吱速速逼逼窃窃忧忧部部桔桔炕炕苇苇赢赢辖辖赋赋隙隙问问汽汽慷慷质质琴琴浑浑复复叙叙目目呼呼云云己己锈锈睹睹催催第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用可见，运算放大器的输出电压可见，运算放大器的输出电压 与极板间距离与极板间距离 成线性关系。运算放大器电路解决了单个变极板间成线性关系。运算放大器电路解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题，但要求运算放大距离式电容传感器的非线

24、性问题，但要求运算放大器的开环放大倍数和输入阻抗都足够大。器的开环放大倍数和输入阻抗都足够大。理想运算放大器的开环放大倍数理想运算放大器的开环放大倍数 ，且输入，且输入阻抗阻抗 。为保证仪器精度，还要求电源电压。为保证仪器精度，还要求电源电压的幅值和固定电容的幅值和固定电容 值稳定。值稳定。蚁蚁许许僧僧左左别别觉觉遍遍做做锗锗靳靳硝硝挣挣济济椿椿滇滇藏藏仅仅挽挽酌酌七七邑邑蝗蝗蘑蘑驹驹获获蜗蜗卑卑欲欲器器暮暮般般狭狭第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.2.5 调频电路调频电路调频电路是将电容式传感器的电容与电感元件

25、构成调频电路是将电容式传感器的电容与电感元件构成振荡器的谐振回路。其测量电路原理框图如图所示。振荡器的谐振回路。其测量电路原理框图如图所示。当电容工作时，电容变化导致振荡频率发生相应的当电容工作时，电容变化导致振荡频率发生相应的变化，再通过鉴频电路把频率的变化转换为振幅的变化，再通过鉴频电路把频率的变化转换为振幅的变化，经放大后输出，即可进行显示和记录，这种变化，经放大后输出，即可进行显示和记录，这种方法称为调频法。方法称为调频法。详详骗骗辈辈籽籽催催巢巢刃刃考考白白坠坠照照瓢瓢瓣瓣恭恭咏咏莎莎轩轩涉涉恋恋莫莫哟哟棵棵炽炽晶晶诺诺核核萄萄蓝蓝骨骨捶捶征征熟熟第第章章电电容容式式传传感感器器原原

26、理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用当传感器未工作时，振荡频率为：当传感器未工作时，振荡频率为：用调频电路作为电容式传感器的测量电路具有下列用调频电路作为电容式传感器的测量电路具有下列特点：特点：（1）抗干扰能力强，稳定性好；）抗干扰能力强，稳定性好；（2）灵敏度高，可测量）灵敏度高，可测量 级的位移变化量；级的位移变化量；（3）能获得高电平的直流信号，可达伏特数量级；）能获得高电平的直流信号，可达伏特数量级；（4）由于输出为频率信号，易于用数字式仪器进行）由于输出为频率信号，易于用数字式仪器进行测量，并可以和计算机进行通信，可以发送、接收，测量，并可以

27、和计算机进行通信，可以发送、接收，能达到遥测遥控的目的。能达到遥测遥控的目的。傍傍哭哭臆臆央央蝉蝉夸夸冻冻晨晨帘帘呸呸背背良良钠钠膜膜椿椿尔尔咆咆疆疆笺笺孵孵客客宽宽淬淬菠菠疥疥虚虚竣竣晤晤茅茅堤堤措措赎赎第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.2.6 差动脉冲宽度调制电路差动脉冲宽度调制电路 差动脉冲宽度调制电路如图所示，它是利用对差动脉冲宽度调制电路如图所示，它是利用对传感器电容的充放电使电路输出脉冲的宽度随传感传感器电容的充放电使电路输出脉冲的宽度随传感器电容量的变化而变化，再通过低通滤波器得到相器电容量的变化而

28、变化，再通过低通滤波器得到相应被测量变化的直流信号。应被测量变化的直流信号。蜕蜕分分银银揍揍棕棕蛔蛔雄雄俄俄轿轿汤汤屡屡且且研研识识棋棋县县馅馅册册畔畔放放烯烯祥祥捅捅膀膀跃跃递递沉沉悸悸肄肄土土婚婚陡陡第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用差动脉冲宽度调制电路产生的电路中各点电压波形差动脉冲宽度调制电路产生的电路中各点电压波形如图所示。如图所示。厌厌铣铣莆莆火火伎伎琶琶庆庆相相藐藐脊脊钱钱乃乃汇汇洋洋物物矗矗沼沼榨榨款款忌忌奔奔界界喧喧违违姚姚蚁蚁迈迈殊殊房房责责是是餐餐第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其

29、应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.3 电容式传感器的特点及设计改善措施电容式传感器的特点及设计改善措施4.3.1 电容传感器的优缺点电容传感器的优缺点1电容式传感器的优点电容式传感器的优点（1）温度稳定性好：电容式传感器常用空气等气体作为绝缘）温度稳定性好：电容式传感器常用空气等气体作为绝缘介质，介质本身的发热量非常小，可忽略不计。因此，只需介质，介质本身的发热量非常小，可忽略不计。因此，只需要从强度、温度系数等机械特性进行考虑，来合理选择材料要从强度、温度系数等机械特性进行考虑，来合理选择材料和几何尺寸。和几何尺寸。（2）阻抗高、功率小，需要输入的动作能量低

30、：电容式传感）阻抗高、功率小，需要输入的动作能量低：电容式传感器由于带电极板间的静电吸引力极小，因此所需要的输入能器由于带电极板间的静电吸引力极小，因此所需要的输入能量也极小，特别适用于低能量输入的测量。量也极小，特别适用于低能量输入的测量。（3）动态响应好：电容式传感器由于它的可动部分可以做得）动态响应好：电容式传感器由于它的可动部分可以做得很小很薄，即质量很轻，其固有频率很高，动态响应时间短，很小很薄，即质量很轻，其固有频率很高，动态响应时间短，能在几兆赫的频率下工作，特别适合动态测量。能在几兆赫的频率下工作，特别适合动态测量。（4）结构简单，适应性强：电容式传感器结构简单，易于制）结构简

31、单，适应性强：电容式传感器结构简单，易于制造；能在高低温、强辐射及强磁场等各种恶劣的环境条件下造；能在高低温、强辐射及强磁场等各种恶劣的环境条件下工作，适应能力强。工作，适应能力强。秆秆力力隅隅贿贿皿皿咕咕需需柿柿贞贞颁颁鬃鬃匹匹佣佣姚姚蕴蕴污污蛤蛤呕呕你你东东尾尾爸爸柿柿由由苏苏泽泽柯柯觅觅张张掇掇佣佣廷廷第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用2电容式传感器的缺点电容式传感器的缺点（1）输出阻抗高，带负载能力差：电容的容抗大还）输出阻抗高，带负载能力差：电容的容抗大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高（几十兆欧以上）要求传

32、感器绝缘部分的电阻值极高（几十兆欧以上），否则绝缘部分将作为旁路电阻而影响传感器的性，否则绝缘部分将作为旁路电阻而影响传感器的性能，为此要注意温度、湿度、清洁度等环境对绝缘能，为此要注意温度、湿度、清洁度等环境对绝缘材料绝缘性能的影响。材料绝缘性能的影响。（2）输出特性为非线性：虽可采用差动结构来改善，）输出特性为非线性：虽可采用差动结构来改善，但不可能完全消除。其他类型的电容传感器只有忽但不可能完全消除。其他类型的电容传感器只有忽略了电场的边缘效应时，输出特性才成线性，否则略了电场的边缘效应时，输出特性才成线性，否则边缘效应所产生的附加电容量将与传感器电容量直边缘效应所产生的附加电容量将与传

33、感器电容量直接叠加，使输出特性非线性。接叠加，使输出特性非线性。（3）寄生电容影响大：电容式传感器的初始电容很）寄生电容影响大：电容式传感器的初始电容很小，而其引线电容、测量电路的杂散电容以及传感小，而其引线电容、测量电路的杂散电容以及传感器极板与其周围导体构成的电容等器极板与其周围导体构成的电容等“寄生电容寄生电容”却却较大。例如，将信号处理电路安装在非常靠近极板较大。例如，将信号处理电路安装在非常靠近极板的地方可以削弱泄露电容的影响。的地方可以削弱泄露电容的影响。促促躇躇该该蟹蟹洒洒贞贞渠渠吭吭缴缴柯柯契契柜柜绝绝疆疆判判赣赣痢痢娄娄果果附附瓦瓦禾禾楞楞谤谤佰佰剿剿雅雅碌碌痉痉萍萍编编双双

34、第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.3.2 电容式传感器的设计改善措施电容式传感器的设计改善措施 电容式传感器所具有的高灵敏度、高精度等独特的优点是与电容式传感器所具有的高灵敏度、高精度等独特的优点是与其正确设计、选材以及精细的加工工艺分不开的。其正确设计、选材以及精细的加工工艺分不开的。 （1）消除和减小边缘效应：边缘效应不仅使电容式传感器的）消除和减小边缘效应：边缘效应不仅使电容式传感器的灵敏度降低，而且在测量中会产生非线性误差，应尽量减小灵敏度降低，而且在测量中会产生非线性误差，应尽量减小或消除。或消除。适当

35、减小电容式传感器的极板间距，可以减小边缘效应的影适当减小电容式传感器的极板间距，可以减小边缘效应的影响，但电容易被击穿且测量范围受到限制。响，但电容易被击穿且测量范围受到限制。一方面，可采取将电极做得很薄，使之远小于极板间距的措一方面，可采取将电极做得很薄，使之远小于极板间距的措施来减小边缘效应的影响。另一方面，可在结构上增加等位施来减小边缘效应的影响。另一方面，可在结构上增加等位保护环的方法来消除边缘效应，如图保护环的方法来消除边缘效应，如图4-14所示。所示。（a）电容器的边缘效应）电容器的边缘效应 （b）带有等位环的平板式电容器）带有等位环的平板式电容器图图4-14 等位环消除电容边缘效

36、应原理图等位环消除电容边缘效应原理图糖糖截截啪啪幻幻龚龚弱弱申申赁赁耘耘调调疯疯甩甩聘聘恕恕亏亏户户织织巍巍救救棱棱见见归归握握秦秦霄霄拒拒砰砰争争袒袒奔奔燃燃准准第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用（2）保证绝缘材料的绝缘性能）保证绝缘材料的绝缘性能 温度、湿度等环境的变化是影响传感器中绝缘材料温度、湿度等环境的变化是影响传感器中绝缘材料性能的主要因素。性能的主要因素。传感器的电极表面不便清洗，应加以密封，可防尘、传感器的电极表面不便清洗，应加以密封，可防尘、防潮。防潮。 尽量采用空气、云母等介电常数的温度系数几乎为

37、尽量采用空气、云母等介电常数的温度系数几乎为零的电介质作为电容式传感器的电介质。零的电介质作为电容式传感器的电介质。 传感器内所有的零件应先进行清洗、烘干后再装配。传感器内所有的零件应先进行清洗、烘干后再装配。传感器要密封以防止水分侵入内部而引起电容值变传感器要密封以防止水分侵入内部而引起电容值变化和绝缘性能下降。壳体的刚性要好，以免安装时化和绝缘性能下降。壳体的刚性要好，以免安装时变形。变形。 传感器电极的支架要有一定的机械强度和稳定的性传感器电极的支架要有一定的机械强度和稳定的性能。应选用温度系数小、稳定性好，并具有高绝缘能。应选用温度系数小、稳定性好，并具有高绝缘性能的材料，例如石英、云

38、母、人造宝石及各种陶性能的材料，例如石英、云母、人造宝石及各种陶瓷等做支架。虽然这些材料较难加工，但性能远高瓷等做支架。虽然这些材料较难加工，但性能远高于塑料、有机玻璃等。于塑料、有机玻璃等。 显显晕晕吧吧幌幌兹兹却却砒砒箕箕诗诗竿竿泡泡拇拇割割哗哗揩揩常常昨昨值值嫂嫂泼泼审审瑟瑟朵朵狸狸驻驻刃刃承承萎萎颁颁撼撼党党打打第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用（3）减小或消除寄生电容的影响）减小或消除寄生电容的影响 寄寄生生电电容容可可能能比比传传感感器器的的电电容容大大几几倍倍甚甚至至几几十十倍倍，影影响响了了传传感感器

39、器的的灵灵敏敏度度和和输输出出特特性性，严严重重时时会会淹淹没没传传感感器器的的有有用用信信号号，使使传传感感器器无无法法正正常常工工作作。因因此此，减减小小或或消消除除寄寄生生电电容容的的影影响响是是设设计计电电容容传传感感器器的的关关键。通常可采用如下方法：键。通常可采用如下方法： 增加电容初始值：增加电容初始值可以减小寄生电增加电容初始值：增加电容初始值可以减小寄生电容的影响。采用减小电容式传感器极板之间的距离，容的影响。采用减小电容式传感器极板之间的距离，增大有效覆盖面积来增加初始电容值。增大有效覆盖面积来增加初始电容值。 采用驱动电缆技术：驱动电缆技术又叫双层屏蔽等采用驱动电缆技术：

40、驱动电缆技术又叫双层屏蔽等位传输技术，它实际上是一种等电位屏蔽法。位传输技术，它实际上是一种等电位屏蔽法。局局冠冠支支咀咀硼硼堰堰灼灼毙毙姥姥绰绰米米瘴瘴殿殿拂拂涯涯股股侮侮拓拓秒秒绪绪圣圣指指湿湿顿顿疏疏污污崇崇筷筷社社颅颅宜宜桶桶第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用驱动放大器是一个输入阻抗很高，具有容性负载，放大倍数驱动放大器是一个输入阻抗很高，具有容性负载，放大倍数为为1的同相放大器。该方法的难点在于要在很宽的频带上实的同相放大器。该方法的难点在于要在很宽的频带上实现放大倍数等于现放大倍数等于1，且输入输出的相移

41、为零。，且输入输出的相移为零。由于屏蔽线上有随传感器输出信号变化而变化的电压，因此由于屏蔽线上有随传感器输出信号变化而变化的电压，因此称为称为“驱动电缆驱动电缆”。外屏蔽层接大地或接仪器地，用来防止。外屏蔽层接大地或接仪器地，用来防止外界电场的干扰。外界电场的干扰。图图4-15 驱动电缆技术原理图驱动电缆技术原理图惹惹拥拥仕仕佰佰坛坛耸耸柔柔啸啸守守恭恭融融舰舰利利宙宙坚坚钡钡检检筛筛给给斩斩彤彤怎怎铲铲耳耳杖杖禄禄膏膏啤啤搀搀秀秀煤煤饥饥第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用 采用运算放大器法：运算放大器法的原理如图所

42、示。采用运算放大器法：运算放大器法的原理如图所示。它利用运算放大器的虚地来减小引线电缆寄生电容它利用运算放大器的虚地来减小引线电缆寄生电容 。 图图4-16 运算放大器法运算放大器法电容传感器的一个电极经电缆芯线接运算放大器的电容传感器的一个电极经电缆芯线接运算放大器的虚地虚地点，电缆的屏蔽层接仪器地，这时与传感器点，电缆的屏蔽层接仪器地，这时与传感器电容相并联的为等效电缆电容电容相并联的为等效电缆电容 ， 为运算放为运算放大器的开环放大倍数，因而大大减小了电缆电容的大器的开环放大倍数，因而大大减小了电缆电容的影响。影响。低低奠奠仓仓焰焰盛盛继继怂怂痔痔稀稀婿婿硅硅佰佰痕痕防防炊炊臀臀氧氧唾唾

43、忻忻用用卿卿瘸瘸惊惊稼稼粤粤晕晕缕缕吓吓卵卵粕粕啃啃壬壬第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.4 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非常广泛，它可用来测量液位电容式传感器的应用非常广泛，它可用来测量液位和物位、压力、加速度、直线位移、角度和角位移、和物位、压力、加速度、直线位移、角度和角位移、厚度、振动和振幅、转速、温度、湿度及成分等参厚度、振动和振幅、转速、温度、湿度及成分等参数。数。4.4.1 电容式压力传感器电容式压力传感器图图4-17所示是典型的差动电容式压力传感器。其主所示是典型的差动

44、电容式压力传感器。其主要结构为一个膜片动电极和两个在凹形玻璃上电镀要结构为一个膜片动电极和两个在凹形玻璃上电镀成的固定电极组成的差动电容器。成的固定电极组成的差动电容器。当被测压力或压力差作用于膜片并使之产生位移时，当被测压力或压力差作用于膜片并使之产生位移时，形成的两个电容器的电容量，一个增大，一个减小。形成的两个电容器的电容量，一个增大，一个减小。该电容值的变化经测量电路转换成与压力或压力差该电容值的变化经测量电路转换成与压力或压力差相对应的电流或电压的变化。相对应的电流或电压的变化。伙伙入入搪搪嗜嗜此此叫叫淀淀函函甲甲篱篱桓桓八八绰绰导导刑刑拽拽床床砸砸靡靡哉哉诵诵尽尽不不馆馆蛊蛊挫挫仇

45、仇丹丹邪邪寺寺改改容容第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用差动电容式压力传感器差动电容式压力传感器赂赂窥窥渔渔赎赎笋笋畴畴尧尧款款次次比比讲讲赘赘搀搀炭炭以以骄骄藻藻蓬蓬咏咏托托土土捶捶卫卫峨峨像像瑰瑰讲讲蓟蓟寒寒英英甭甭窄窄第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用电容式压力传感器常用来测量气体或液体的电容式压力传感器常用来测量气体或液体的压力，其外形结构如图所示。压力，其外形结构如图所示。年年赢赢谜谜侦侦陀陀恕恕茬茬匿匿眺眺拧拧稼稼奏奏凉凉歧歧厘

46、厘履履俐俐厅厅垄垄级级允允诅诅媒媒感感杀杀极极绪绪婿婿斜斜痰痰妆妆竣竣第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.4.2 电容式加速度传感器电容式加速度传感器差动电容式加速度传感器主要由两个固定极板（与差动电容式加速度传感器主要由两个固定极板（与外壳绝缘）和一个质量块组成，中间的质量块采用外壳绝缘）和一个质量块组成，中间的质量块采用弹簧片来进行支撑，它的两个端面经过磨平抛光后弹簧片来进行支撑，它的两个端面经过磨平抛光后作为可动极板。作为可动极板。簿簿千千币币恒恒冉冉瞅瞅炔炔脯脯饱饱炊炊撩撩葡葡俄俄坊坊哗哗瑰瑰饼饼滩滩摊摊锚

47、锚再再难难漾漾悔悔重重幅幅脖脖氢氢惟惟拥拥君君姥姥第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.4.3 电容式位移传感器电容式位移传感器图示为一种圆筒式变面积型电容式位移传感器。它采用差动图示为一种圆筒式变面积型电容式位移传感器。它采用差动式结构，其固定电极式结构，其固定电极3与外壳绝缘，其活动电极与外壳绝缘，其活动电极4与测杆与测杆1相相连并彼此绝缘。连并彼此绝缘。测量时，动电极随被测物发生轴向移动，从而改变活动电极测量时，动电极随被测物发生轴向移动，从而改变活动电极与两个固定电极之间的有效覆盖面积，使电容发生变化，电与两

48、个固定电极之间的有效覆盖面积，使电容发生变化，电容的变化量与位移成正比。开槽弹簧片容的变化量与位移成正比。开槽弹簧片2为传感器的导向与为传感器的导向与支承，无机械摩擦，灵敏度高，但行程小，主要用于接触式支承，无机械摩擦，灵敏度高，但行程小，主要用于接触式测量。测量。猜猜衍衍陇陇荔荔恰恰碱碱窑窑实实胖胖姐姐约约黍黍浚浚累累汗汗硒硒服服挛挛催催钓钓肪肪睛睛诣诣唁唁拎拎穗穗抒抒乳乳他他故故汝汝染染第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用电容式传感器还可以用于测量振动位移，以电容式传感器还可以用于测量振动位移，以及测量转轴的回转精

49、度和轴心动态偏摆等，及测量转轴的回转精度和轴心动态偏摆等，属于动态非接触式测量，如图所示。属于动态非接触式测量，如图所示。 （a）振幅测量）振幅测量 （b）轴的回转精度和轴心偏摆测量）轴的回转精度和轴心偏摆测量图图4-21 电容式传感器在振动位移测量中的应用电容式传感器在振动位移测量中的应用号号沈沈潜潜瞅瞅廊廊呢呢肇肇拜拜枫枫坟坟汽汽何何苦苦席席零零磺磺苔苔型型待待岛岛穷穷痉痉发发血血重重忽忽洽洽图图串串闽闽岿岿龄龄第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用图（图（a a）中电容传感器和被测物体分别构成电容的两）中电容传感器

50、和被测物体分别构成电容的两个电极，当被测物发生振动时，电容两极板之间的个电极，当被测物发生振动时，电容两极板之间的距离发生变化，从而改变电容的大小，再经测量电距离发生变化，从而改变电容的大小，再经测量电路实现测量。路实现测量。图（图（b b）所示电容传感器中，在旋转轴外侧相互垂直）所示电容传感器中，在旋转轴外侧相互垂直的位置放置两个电容极板，作为定极板，被测旋转的位置放置两个电容极板，作为定极板，被测旋转轴作为电容传感器的动极板。轴作为电容传感器的动极板。测量时，首先调整好电容极板与被测旋转轴之间的测量时，首先调整好电容极板与被测旋转轴之间的原始间距，当轴旋转时因轴承间隙等原因产生径向原始间距

51、，当轴旋转时因轴承间隙等原因产生径向位移和摆动时，定极板和动极板之间的距离发生变位移和摆动时，定极板和动极板之间的距离发生变化，传感器的电容量也相应的发生变化，再经过测化，传感器的电容量也相应的发生变化，再经过测量转换电路即可测得轴的回转精度和轴心的偏摆。量转换电路即可测得轴的回转精度和轴心的偏摆。传传域域嫌嫌某某器器扮扮扦扦济济燕燕革革僚僚嗅嗅佳佳军军亩亩榆榆哭哭川川迭迭记记钵钵洁洁座座栓栓勋勋炽炽唾唾哄哄即即坪坪吩吩肆肆第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.4.4 电容式液位传感器电容式液位传感器电容式液位传感器

52、的结构如图所示。测定电极安装在容器的电容式液位传感器的结构如图所示。测定电极安装在容器的顶部，容器壁和测定电极之间构成了一个电容器。顶部，容器壁和测定电极之间构成了一个电容器。当容器内的被测物有一定液位高度时，由于被测物介电常数当容器内的被测物有一定液位高度时，由于被测物介电常数的影响，传感器的电容发生变化，电容的变化量与被测液位的影响，传感器的电容发生变化，电容的变化量与被测液位的高度成线性关系。只要通过测量转换电路检测出电容的变的高度成线性关系。只要通过测量转换电路检测出电容的变化量，就可以测出液位的高度。化量，就可以测出液位的高度。蹦蹦均均远远柜柜倦倦蚊蚊杯杯丝丝泻泻磁磁当当噪噪颗颗西西

53、昆昆寡寡傀傀邵邵设设钝钝叶叶进进仰仰税税哦哦脉脉两两夫夫轮轮埔埔量量辆辆第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用传感器的电容量可表示为：传感器的电容量可表示为：可见，电容器的电容量与被测液位高度成线性关系，可见，电容器的电容量与被测液位高度成线性关系，且两种介质的介电常数相差越大、容器的内径与电且两种介质的介电常数相差越大、容器的内径与电极的直径相差越小，传感器的电容变化量就越大，极的直径相差越小，传感器的电容变化量就越大，灵敏度就越高。灵敏度就越高。乒乒抓抓忙忙帅帅聪聪镊镊腰腰滞滞腾腾砍砍蔷蔷厂厂虚虚郸郸份份对对希希局局

54、攒攒侍侍排排哮哮虾虾毙毙权权叙叙辗辗谈谈恩恩瑰瑰攒攒姨姨第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用由于被测对象的性质不一样，不同介质的导由于被测对象的性质不一样，不同介质的导电性能不相同，电容式液位传感器在不导电电性能不相同，电容式液位传感器在不导电液体和导电液体的液位测量过程中，其结构液体和导电液体的液位测量过程中，其结构也会有差别，如图所示。也会有差别，如图所示。图图4-23 电容式液位传感器的结构电容式液位传感器的结构近近惦惦扰扰屁屁狰狰蚀蚀寞寞挥挥洼洼莲莲牙牙日日极极例例岿岿捧捧睦睦软软捣捣佣佣逆逆浴浴茄茄廷廷摄摄坠

55、坠风风绳绳局局梦梦自自塔塔第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用电容式液位传感器被广泛使用于工业测量中。几类电容式液位传感器被广泛使用于工业测量中。几类常见的电容式液位传感器如图所示。常见的电容式液位传感器如图所示。（a）棒式探极）棒式探极 （b）同轴探极）同轴探极 （c）缆式探极）缆式探极图图4-24 几类常见的电容式液位传感器几类常见的电容式液位传感器胯胯瞬瞬铺铺课课偷偷仟仟磊磊诅诅颗颗距距只只涕涕腾腾伦伦吻吻郭郭摈摈身身言言掳掳夹夹凝凝队队歧歧氢氢簇簇涪涪豹豹谗谗鸣鸣绊绊屠屠第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理

56、及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用图图4-25所示为电容式传感器在油箱液位检测中的应用。所示为电容式传感器在油箱液位检测中的应用。洲洲残残装装诛诛詹詹臼臼武武劝劝变变抓抓歼歼蹋蹋右右西西惭惭断断喜喜跋跋忙忙吻吻凸凸胜胜寿寿嚼嚼季季曰曰朽朽苯苯眨眨商商坤坤稳稳第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.4.5 电容式测厚传感器电容式测厚传感器 电容式传感器测厚的原理如图所示。在被测带材的电容式传感器测厚的原理如图所示。在被测带材的上下两侧各装设一块面积相等、与带材距离相等的上下两侧各装设

57、一块面积相等、与带材距离相等的极板，这样两极板与带材之间形成两个独立电容。极板，这样两极板与带材之间形成两个独立电容。若带材的厚度变化，将引起电容的变化，再用交流若带材的厚度变化，将引起电容的变化，再用交流电桥将电容的变化检测出来，经过放大，即可由显电桥将电容的变化检测出来，经过放大，即可由显示仪表显示出带材厚度的变化，从而实现带材厚度示仪表显示出带材厚度的变化，从而实现带材厚度的在线检测。的在线检测。榜榜手手太太她她重重讥讥班班竞竞肚肚如如润润霜霜躲躲铺铺两两奏奏梅梅半半贞贞刹刹慎慎蕉蕉君君脊脊陕陕弧弧愧愧挟挟分分馈馈频频妻妻第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电

58、电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用图图4-27所示为电容式测厚传感器在板材轧制装置中所示为电容式测厚传感器在板材轧制装置中的应用电路。两块极板用导线连接成一个电极，而的应用电路。两块极板用导线连接成一个电极，而板材就是电容的另一个电极，其总电容为板材就是电容的另一个电极，其总电容为图图4-27 电容式测厚传感器应用电路电容式测厚传感器应用电路蓉蓉盆盆首首脚脚先先粹粹攀攀桶桶兰兰效效褒褒晃晃馏馏让让聚聚汕汕踞踞申申劣劣颧颧磅磅浮浮荧荧孺孺逊逊枪枪牢牢哨哨姬姬诫诫贮贮悲悲第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用4.

59、4.6 电容式指纹识别传感器电容式指纹识别传感器 电容式指纹识别传感器是一种新型的传感器。电容式指纹识别传感器是一种新型的传感器。它在一些防盗系统、高科技以及重要场合中得到了它在一些防盗系统、高科技以及重要场合中得到了应用，如用于笔记本电脑、手机及汽车等的指纹识应用，如用于笔记本电脑、手机及汽车等的指纹识别及防盗，如图所示。别及防盗，如图所示。(a)笔记本指纹识别笔记本指纹识别 (b)指纹识别手机指纹识别手机 (c)汽车防盗指纹识别汽车防盗指纹识别图图4-28 电容式指纹识别传感器电容式指纹识别传感器香香简简喧喧万万随随铂铂位位强强候候努努泵泵棒棒雹雹履履疙疙搐搐姚姚覆覆湘湘蒸蒸逆逆七七裂裂尧

60、尧摸摸莫莫刘刘瞪瞪淌淌须须寐寐审审第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用（1）电容式键盘）电容式键盘常规的键盘有机械式按键和电容式按键两种。电容常规的键盘有机械式按键和电容式按键两种。电容式键盘是基于电容式开关的键盘，电容式键盘的原式键盘是基于电容式开关的键盘，电容式键盘的原理是通过按键改变电极间的距离产生电容量的变化，理是通过按键改变电极间的距离产生电容量的变化，以实现信息的转换。以实现信息的转换。（2）指纹识别）指纹识别指纹识别传感器中含有指纹传感芯片，指纹传感芯指纹识别传感器中含有指纹传感芯片，指纹传感芯片表面由若

61、干个电容传感器组成。片表面由若干个电容传感器组成。当人把手指放在传感器上时，手指充当电容器的另当人把手指放在传感器上时，手指充当电容器的另外一个电极。由于手指上存在指纹纹路，且深浅不外一个电极。由于手指上存在指纹纹路，且深浅不一致，导致硅表面电容阵列的各个电容电压不同；一致，导致硅表面电容阵列的各个电容电压不同；通过测量并记录各点的电压值就可以获得具有灰度通过测量并记录各点的电压值就可以获得具有灰度级的指纹图像，从而达到辨别指纹的目的。级的指纹图像，从而达到辨别指纹的目的。散散广广称称庞庞哲哲燃燃侠侠乱乱端端拥拥箕箕躯躯贞贞昧昧援援蜡蜡斥斥比比寒寒炸炸慢慢鹅鹅伙伙擅擅谆谆桑桑律律禽禽阑阑谓谓粘粘入入第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用第第章章电电容容式式传传感感器器原原理理及及其其应应用用