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厚度的关系为 感贸 b 厚度传感器 (-63)/E0+/E
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 板形 bl b(a-l) (8-8)/6+o/E/E a、b、l: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; 6、ε、εo: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、l x :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 h 液位传感器 25h2(E-5)h A+K In(r,lr In(r/r) 2丌Enh A K 2(E-60) In(r/n) In(r/n) 可见,传感器电容量C与被测液位高度h成线性关系
◼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。 2r1 2r2 hx ln( / ) 2 2 1 0 r r h A = ln( / ) 2 ( ) 2 1 0 r r K − =
例某电容式液位传感器由直径为40mm和8mm的两个同 心圆柱体组成。储存灌也是圆柱形,直径为50cm,高为 1.2m。被储存液体的er=2.1。计算传感器的最小电容和 最大电容以及当用在储存灌内传感器的灵敏度(pF/L 解: 2n60H2x×(8.85pF/m)×1.2m 41.46pF min In 5 2丌60r H 41.46pF×1.2=87.07pF max 又/、(0.5m) ×1.2m=235.6L 4 K n 87.07pF-41.46pF 0.19pF/L 235.6L
例 某电容式液位传感器由直径为40mm和8mm的两个同 心圆柱体组成。储存灌也是圆柱形，直径为50cm，高为 1.2m。被储存液体的εr ＝2.1。计算传感器的最小电容和 最大电容以及当用在储存灌内传感器的灵敏度(pF/L) 解： pF pF m m r r H C 41.46 ln 5 2 (8.85 / ) 1.2 ln 2 1 2 0 min = = = pF pF r r H C r 41.46 1.2 87.07 ln 2 1 2 0 max = = = m L m H d V 1.2 235.6 4 (0.5 ) 4 2 2 = = = pF L L pF pF V C C K 0.19 / 235.6 max min 87.07 41.46 = − = − =
二、转换电路 (一)电容式传惑蛋亭放电路 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; Cn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。 L R R 供电电源频率为谐振频率的1/3~1)2
二、 转换电路 （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 Ce Re L re Ce 供电电源频率为谐振频率的1/3~1/2