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標(biāo)簽 > 電容傳感器
電容傳感器也稱為電容物位計(jì),其電容檢測(cè)元件基于圓筒形電容器原理進(jìn)行工作,圓筒形電容器主要由兩個(gè)相互絕緣的同軸圓柱極板構(gòu)成,在兩個(gè)極板之間填充介質(zhì),則該電容器的容量即為C=2∏eL/lnD/d
用電測(cè)法測(cè)量非電學(xué)量時(shí),首先必須將被測(cè)的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之。通常非電學(xué)量變換成電學(xué)量的元件稱為變換器;根據(jù)不同非電學(xué)量的特點(diǎn)設(shè)計(jì)成的有關(guān)轉(zhuǎn)換裝置稱為傳感器,而被測(cè)的力學(xué)量(如位移、力、速度等)轉(zhuǎn)換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。
工作原理
電容傳感器原理根據(jù)按壓到采集頭上的手指的脊和谷在手指表皮和芯片之間產(chǎn)生不同的電容,芯片通過測(cè)量空間中的不同的電磁場(chǎng)得到完整的指紋。由這一構(gòu)造原理,可以大大地提高指紋的防偽性。偽造的指紋一般用硅樹脂或者白明膠等絕緣材料,在電容傳感器上是無(wú)法成像的,這樣使偽造的指紋無(wú)用武之地。但電容技術(shù)的芯片昂貴,且易受到干擾。
用電測(cè)法測(cè)量非電學(xué)量時(shí),首先必須將被測(cè)的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之。通常非電學(xué)量變換成電學(xué)量的元件稱為變換器;根據(jù)不同非電學(xué)量的特點(diǎn)設(shè)計(jì)成的有關(guān)轉(zhuǎn)換裝置稱為傳感器,而被測(cè)的力學(xué)量(如位移、力、速度等)轉(zhuǎn)換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。
工作原理
電容傳感器原理根據(jù)按壓到采集頭上的手指的脊和谷在手指表皮和芯片之間產(chǎn)生不同的電容,芯片通過測(cè)量空間中的不同的電磁場(chǎng)得到完整的指紋。由這一構(gòu)造原理,可以大大地提高指紋的防偽性。偽造的指紋一般用硅樹脂或者白明膠等絕緣材料,在電容傳感器上是無(wú)法成像的,這樣使偽造的指紋無(wú)用武之地。但電容技術(shù)的芯片昂貴,且易受到干擾。
電容傳感器原理
電容傳感器也稱為電容物位計(jì),其電容檢測(cè)元件基于圓筒形電容器原理進(jìn)行工作,圓筒形電容器主要由兩個(gè)相互絕緣的同軸圓柱極板構(gòu)成,在兩個(gè)極板之間填充介質(zhì),則該電容器的容量即為C=2∏eL/lnD/d,其中,ε表示兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù),L表示兩極板之間相互重合的長(zhǎng)度,D表示外面的圓柱形極板的直徑,d表示里面的圓柱形極板的直徑,由于在固定情況下進(jìn)行測(cè)量時(shí),其D、d、e三個(gè)參量是不會(huì)變的,因此可根據(jù)測(cè)量的電容量得知其液位高度。
電容傳感器優(yōu)缺點(diǎn)
電容式傳感器較電阻式傳感器、電感式傳感器而言具有一定的優(yōu)勢(shì),但其也并不是完美無(wú)缺的,其也有缺點(diǎn)存在,下面我們就對(duì)電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行整合:
優(yōu)點(diǎn):價(jià)格便宜、實(shí)惠;靈敏度高、準(zhǔn)確性好;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;惡劣環(huán)境下也可適用;溫度穩(wěn)定性好;具有平均效應(yīng);動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好;過載能力強(qiáng)。
缺點(diǎn):輸出非線性;寄生電容、分布電容的靈敏度、測(cè)量精確度易受影響,不穩(wěn)定;連接電路較復(fù)雜。
電容傳感器和電容器區(qū)別
電容傳感器是容量可變的電容,電容器是容量相對(duì)固定的電容。
電容:亦稱作“電容量”。是指在給定電位差下的電荷儲(chǔ)藏量;是指容納電場(chǎng)的能力;是表現(xiàn)電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。
電容器:是一種容納電荷的器件。任何兩個(gè)彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體(包括導(dǎo)線)間都構(gòu)成一個(gè)電容器。在不會(huì)與電容量混淆的情況下,電容器也被稱為“電容”。
電容與電容器不同。電容為基本物理量,符號(hào)C,單位為F(法拉)。而電容器是具有電容的器件,通常以其具有的電容作為主要指標(biāo)。
說明電容器電容量的基本公式為:C=Q/U,就是物體的帶電量Q除以其電勢(shì)U;具體到電容器器件本身,則有電容決定式 C=εS/4πkd。式中:ε為介電常數(shù),S為正對(duì)表面積,k 靜電力,d極板距離。
當(dāng) C=εS/4πkd 中的 4πK 為常數(shù)時(shí),介電常數(shù)ε,極板(有效)面積S,極板距離d 決定了電容器的電容量。
通常電容器制造時(shí)會(huì)努力追求電容量的穩(wěn)定。使介電常數(shù)、極板面積、極板距離 受環(huán)境和使用的影響所造成的電容量改變,與電容器標(biāo)稱的電容量相比,小到可以(在一定條件下)忽略的程度。
傳感器:是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出。
電容式傳感器則是利用 介電常數(shù)、極板面積、極板距離 三者與電容量的關(guān)系,通過讓其中一項(xiàng)或幾項(xiàng)發(fā)生與被測(cè)參數(shù)相關(guān)聯(lián)的變化,進(jìn)而通過這種變化所引起的電容量變化來獲得被測(cè)參數(shù)的變化量,而達(dá)到測(cè)量的目的。例如:
通過改變極板間介質(zhì)(介電常數(shù))來測(cè)量液位的液位傳感器;
通過壓強(qiáng)作用于極板,影響極板間距離,來進(jìn)行壓力測(cè)量的壓力傳感器;
通過改變極板面積的位移傳感器。
電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,靈敏度高,溫度穩(wěn)定性好,適應(yīng)性強(qiáng),動(dòng)態(tài)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn),目前在檢測(cè)技術(shù)中不僅廣泛應(yīng)用于位移、振動(dòng)、角度、加速度等機(jī)械量的測(cè)量...
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利用電容傳感技術(shù)進(jìn)行液位測(cè)量的解決方案
電容傳感器在許多應(yīng)用中可以取代傳統(tǒng)技術(shù),如液體位置測(cè)量、濕度感應(yīng)、金屬物體檢測(cè)等。它不會(huì)受環(huán)境條件變化的影響,同時(shí)更加可靠和穩(wěn)定。
本文首先介紹了電容傳感器的原理,其次介紹了電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn),最后介紹了電容傳感器應(yīng)用。
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