电涡流式传感器属于电容式传感器

实验二：变面积式电容传感器

一、 变面积式电容传感器的性能

实验目的：了解变面积式电容传感器的工作原理和工作情况。 所需单元和部件：电容变换器（面板示意图见图1（a））差动放大器，直流稳压电源、电桥、低通滤波器V/F表、测微器。

有关旋钮的初始位置：直流稳压电源置于0V档，差动放大器增益旋钮置于中间，V/F表中V表置于20V。 注意事项：

（1） 电容片的一组动片和两组定片不能相碰。

（2） 如果紧接着作下一个实验并与本实验进行灵敏度比较，就不能改变差动放

大器的增益。

图1

图2

实验步骤：（差动放大器增益调到最大调0，然后将增益打到中间）

（1） 转动测微器，将梁上振动平台中间的磁铁与测微头相吸，使双平行梁处于

（目测）水平位置，这时电容片的一组动片一般处于上下两组定片的中间。

（2） 根据如图2的电路结构，将电容片的动片和（任意）一组定片，与电容变

换器、差动放大器、直流稳压电源、电桥、低通滤波器、电压表连接起来，组成一个测量线路。

（3） 将直流稳压电源置于2V档，调整电桥平衡电位器W1，使电压表指示为零。 （4） 往下旋动测微器，使梁的自由端往下产生位移，从而改变电容片的动片和

定片的相对位置（即改变覆盖面积，示意图见图1（b），每位移0.5mm，记一个电压表数

实验二：变面积式电容传感器

一、 变面积式电容传感器的性能

实验目的：了解变面积式电容传感器的工作原理和工作情况。 所需单元和部件：电容变换器（面板示意图见图1（a））差动放大器，直流稳压电源、电桥、低通滤波器V/F表、测微器。

有关旋钮的初始位置：直流稳压电源置于0V档，差动放大器增益旋钮置于中间，V/F表中V表置于20V。 注意事项：

（1） 电容片的一组动片和两组定片不能相碰。

（2） 如果紧接着作下一个实验并与本实验进行灵敏度比较，就不能改变差动放

大器的增益。

图1

图2

实验步骤：（差动放大器增益调到最大调0，然后将增益打到中间）

（1） 转动测微器，将梁上振动平台中间的磁铁与测微头相吸，使双平行梁处于

（目测）水平位置，这时电容片的一组动片一般处于上下两组定片的中间。

（2） 根据如图2的电路结构，将电容片的动片和（任意）一组定片，与电容变

换器、差动放大器、直流稳压电源、电桥、低通滤波器、电压表连接起来，组成一个测量线路。

（3） 将直流稳压电源置于2V档，调整电桥平衡电位器W1，使电压表指示为零。 （4） 往下旋动测微器，使梁的自由端往下产生位移，从而改变电容片的动片和

定片的相对位置（即改变覆盖面积，示意图见图1（b），每位移0.5mm，记一个电压表数

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一、基本原理和结构类型 四、测量电路 二、输入－输出特性 五、电容传感器的一些特殊问题

三、等效电路分析

六、电容式传感器的应用

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电容器是电子技术的三大类无源元件 (电阻、电感和电容)之一，利用电容器的 原理，将非电量转化为电容量，进而实现 非电量到电量的转化的器件称为电容式传 感器。电容式传感器已在位移、压力、厚 度、物位、湿度、振动、转速、流量及成 分分析的测量等方面得到了广泛的应用。 电容式传感器作为频响宽、应用广、非接 触测量的一种传感器，是很有发展前途的。

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一、基本原理和结构类型

典型的电容式传感器中的电容通常做成平行平面形或平 行曲面形。 以平行平面电容器为例分析，当极板的集合尺寸（长和宽） 远大于极间距离和介质均匀条件下（此时电场的边缘效应可忽 略），平行平面电容器电容为 s

C

式中：

d

s ——两个极板相互覆盖的面积；

常数为 0 8.85 10 12 F m

——极板间介质的介电常数（空气或真空的介电

）

d ——两个极板间的距离；

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电涡流传感器——静态标

定

一、实验目的

1．了解电感式、电容式传感器的结构、工作原理

2．了解调幅电路的特点，测试电涡流传感器的电路特点，测试电涡流传感器的变换特性

3．了解电涡流传感器及电路的灵敏度、线性度数据处理方法 二、实验原理 1．概述

电涡流传感器是70年代中期迅速发展的一种新型电传感器，它广泛应用于机械位移、振动监测、金属材料鉴别、无损探伤等技术领域。 2．变换原理

电涡流传感器通常由扁平环形线圈组成，见图一。在线圈中通以高频电流，频率一般为1~3MHz左右，在线圈中产生高频交变磁场，当导电金属板接近线圈时，交变磁场在板的表面感应电流，即涡电流。电涡流也产生一个反向磁场，从而消弱原磁场，也就相应改变了原线圈的自感量L和阻抗Z，其变化与金属涡流片的电阻率ρ、导磁率μ、金属涡流片厚度h、线圈的激励频率ω、温度t以及

与线圈的距离δ有关，即

若仅改变δ，其它参数不变，Z仅是位移δ的单值函数，这样可以实现位移的测量。

图1 涡流式位移传感器的基本结构及工作原理图

3．测量电路

测量电路通常有阻抗分压式调幅电路及调频电路，本实验用的为调幅电路。

三、实验部件

电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、螺旋测微仪、电压表、示波器 四、实验步骤

1、连接

传感器原理及工程应用（论文）

基于电容式 脉冲测水位传感器

学生姓名： 学生学号： 指导教师：任爽

所在学院：信息技术学院 专 业：电气工程及其自动化

中国·大庆 2011 年 12 月

摘要

摘要

电容式脉冲测水位传感器利用开关电容传感器将水位参量直接转换成具有与其相应宽度的脉冲，并通过调零网络后输入到74LS393所组成的串码/并码变换电路后转换为12位并码输入到89S52单片机中，通过单片机的数据采集、数字滤波数和据处理后在LED数码管显示出来．系统中还设有两个扩展输出接口，一个是4—20mA标准模拟远传信号，另一个为485通讯接口。此外，系统可在量程内连续设定高低水位超限的界定值，并有相应的报警输出。本设计采用开关电容传感器。它具有结构合理、响应快、稳定可靠、使用范围广泛等突出特点，可进行各种导电介质液位的在线实时监测。

关键词：水位监控 开关电容式传感器 单片机 测量电路

I

目录

目录

摘要 ..................................................................................................... I 前言 ..

I 西安石油大学本科课程设计

课 程 设 计

课程 《安全检测技术》课程设计 题目 油库安全监测系统传感器设计八 （电容式液位传感器设计）

电子工程学院 安全工程专业 安全1002班

学号 201005040224 学生 指导老师 徐 竟 天

二○一三年六月

I

西安石油大学本科课程设计

《安全检测技术》课程设计任务书

题 目 学生姓名 油库安全监测系统传感器设计八（电容式液位传感器设计） 学号 201005040224 专业班级 安全1002班 课程设计主要完成某油库安全监测系统硬件设计中电容式液位传感器的选型、应用及接线等。要求运用已学过各类传感器的知识，完成安全监测系统中传感器的原理、选型、厂家产品参数、接线等内容，将书本传感器的理论知识与厂家具体产品对应起来，使得可以真正理论联系实际。 要求熟

东北石油大学

课 程 设 计

课 程 传感器课程设计

题 目 电容式重量测量系统设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 测控技术与仪器12-2 学生姓名 学生学号 指导教师 邹彦艳 刘继承

2015年7 月 8

任务书

课程 传感器课程设计 题目 电容式重量测量系统

专业 测控技术与仪器 姓名 桂存斌 学号 120601240210 主要内容：

电容式重量传感器：设计的传感器根据受压不同，输出信号不同。

本设计要求完成重量传感器的设计，采用电容式设计电路。电容式称重传感器是要求把被称物体重量转换为电容容量变化的一种传感器。通常为差动变间距电容式称重传感器，采用调频电路，要求是一个具有可变参数的电容器。 基本要求：

1、按照技术要求，

介绍了电涡流传感器的安装方法,步骤,注意事项。

安装步骤：

1 探头的安装

① 探头插入安装孔之前，应保证孔内无杂物，探头能自由转动而不会与导线缠绕。 ② 为避免擦伤探头端部或监视表面，可用非金属测隙规测定探头的间隙。

③ 也可用连接探头导线到延伸电缆及前置器的电汽方法整定探头间隙。

当探头间隙调整合适后，旋紧防松螺母。此时应注意，过分旋紧会使螺纹损坏。探头被固定后，探头的导线也应牢固。延伸电缆的长度应于前置器所需的长度一致。任意的加长或缩短均会导致测量误差。具体安装如图1所示。

图1 传感器探头安装示意图

当每个测点需要同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90°±5°。由于轴承盖一般是水平分割的，因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45°，从原动机端看，分别定义为X探头（水平方向）和Y探头（垂直方向），X方向在垂直中心线的右侧，Y方向在垂直中心线的左侧。如图2所示。

图2 同时安装两个传感器探头

2 延伸电缆的安装

延伸电缆作为连接探头和前置器的中间部分，是涡流传感器的一个重要组成部分，所以延伸电缆的安装应保证在使用过程中不易受损坏，应避免延伸电缆的高温环境。探头与延伸电缆的连接处

介绍了电涡流传感器的安装方法,步骤,注意事项。

安装步骤：

1 探头的安装

① 探头插入安装孔之前，应保证孔内无杂物，探头能自由转动而不会与导线缠绕。 ② 为避免擦伤探头端部或监视表面，可用非金属测隙规测定探头的间隙。

③ 也可用连接探头导线到延伸电缆及前置器的电汽方法整定探头间隙。

当探头间隙调整合适后，旋紧防松螺母。此时应注意，过分旋紧会使螺纹损坏。探头被固定后，探头的导线也应牢固。延伸电缆的长度应于前置器所需的长度一致。任意的加长或缩短均会导致测量误差。具体安装如图1所示。

图1 传感器探头安装示意图

当每个测点需要同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90°±5°。由于轴承盖一般是水平分割的，因此通常将两个探头分别安装在垂直中心线每一侧45°，从原动机端看，分别定义为X探头（水平方向）和Y探头（垂直方向），X方向在垂直中心线的右侧，Y方向在垂直中心线的左侧。如图2所示。

图2 同时安装两个传感器探头

2 延伸电缆的安装

延伸电缆作为连接探头和前置器的中间部分，是涡流传感器的一个重要组成部分，所以延伸电缆的安装应保证在使用过程中不易受损坏，应避免延伸电缆的高温环境。探头与延伸电缆的连接处

姓名 专业班级 学号 序号

5 电涡流传感器特性实验

一、实验目的

了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。 了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。 了解电涡流传感器位移特性与被测体的形状和尺寸有关。

二、需用器件与单元

主机头静态位移安装架、电涡流传感器、端面积不同的两个铝质被测体、被测体(铁圆片、铜圆片、铝圆片)、测微头、主板F/V表、涡流变换器、示波器。

三、相关单元简介

涡流变换器电路原理与面板如图1所示。电路组成：

⑴ Q8-1、C8-1、C8-2、C8-3组成电容三点式振荡器，产生频率约为1MHz的正弦载波信号。电涡流传感器接在振荡回路中，传感器线圈是振荡回路的一个电感元件。振荡器的作用是将位移变化引起的振荡回路的Q值变化转换成高频载波信号的幅值变化。

⑵ D8-1、C8-5、L8-2、C8-6组成了由二极管和LC形成的π形滤波的检波器。检波器的作用是将高频调幅信号中传感器检测到的低频信号取出来。

⑶ Q8-2组成射极跟随器。射极跟随器的作用是输入、输出匹配以获得尽可能大的不失真输出的幅度值。

图1 涡流变换器电路原理与面板

四、预习思考题