传感器与检测技术项目六 液位检测.ppt
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1、项目六 液位检测,学习目标,1了解测量液位的方法。2掌握电容式传感器三种类型的工作原理及特性。3能理解电容式传感器的几种测量电路。4掌握超声波的概念和传播特性等。5能理解超声波传感器的工作原理。6能理解电容式传感器和超声波传感器测量液位的原理和其他应用电路。,本章任务,任务一 汽车油箱的液位检测任务二 高压密闭容器的液位检测,电容式传感器是把被测非电量转换为电容量变化的一种传感器。它具有高阻抗,小功率;动态范围大,响应速度快;几乎没有零漂;结构简单、适应性强,可在恶劣的环境下使用等优点,但它具有分布电容影响严重的缺点。,任务一 汽车油箱的液位检测,电容式传感器的工作原理 平板式电容器的电容量:
2、,A为两极板相互覆盖的有效面积;d为两极板间的距离;为极板间介质的介电常数。,变间隙式(或变极距式)变面积式变介电常数式,任务一 汽车油箱的液位检测,各种电容式传感器的结构示意图变极距()型:(a)、(e);变面积(S)型:(b)、(c)、(d)、(f)、(g)、(h);变介电常数()型:(i)(l),任务一 汽车油箱的液位检测,一、变间隙式电容传感器,d 取值不能大,否则将降低灵敏度,实际应用常采用差动式结构,任务一 汽车油箱的液位检测,差动式结构优点:1、减小非线性误差2、提高传感器灵敏度3、减小寄生电容的影响4、减小温度、湿度等环境因素的影响,任务一 汽车油箱的液位检测,指纹识别所需电容
3、传感器包含一个大约有数万个金属导体的阵列,其外面是一层绝缘的表面,当用户的手指放在上面时,金属导体阵列/绝缘物/皮肤就构成了相应的小电容器阵列。它们的电容值随着脊(近的)和沟(远的)与金属导体之间的距离不同而变化。,应用,任务一 汽车油箱的液位检测,直线位移型电容传感器 角位移型电容传感器,二、变面积式电容传感器,任务一 汽车油箱的液位检测,电容传感器的容量与投影面积的关系演示工作原理演示,任务一 汽车油箱的液位检测,变介电常数式电容传感器,三、变介电常数式电容传感器,任务一 汽车油箱的液位检测,应用:测量头构成电容器的一个极板,另一个极板是物体本身,当物体移向接近开关时,物体和接近开关的介电
4、常数发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化.接近开关的检测物体,并不限于金属导体,也可以是绝缘的液体或粉状物体,振荡电路,感应电极,被测物体,任务一 汽车油箱的液位检测,电容式传感器的测量电路,电桥电路运放电路双T电路调频(谐振)电路脉冲宽度调制电路,任务一 汽车油箱的液位检测,电容式液位传感器的外形图,电容式液位传感器的外形图,主要有棒式和缆式两种,任务一 汽车油箱的液位检测,电容式液位传感器探头类型及应用,任务一 汽车油箱的液位检测,实施 棒状电极(金属管)外面包裹聚四氟乙烯套管,当被测液体的液面上升时,引起棒状电极与导电液体之间的电容变化。,任务一 汽车油箱的液位检测,注意:
5、(a)屏蔽和接地(b)增加初始电容值,降低容抗。(c)导线间分布电容有静电感应,因此导线和导线要离得远,线要尽可能短,最好成直角排列,若采用平行排列时可采用同轴屏蔽线。(d)尽可能一点接地,避免多点接地。,任务一 汽车油箱的液位检测,生产中电容式液位传感器,任务一 汽车油箱的液位检测,超声波是一种机械波,它方向性好,穿透力强,遇到杂质或分界面会产生显著的反射。利用这些物理性质,可把一些非电量转换成声学参数,通过压电元件转换成电量。超声波传感器就是利用超声波的特性,将非电量转换为电量的测量元件。,任务二 高压密闭容器的液位检测,超声波的特性,声波:是一种机械波,由于发声体的机械振动,引起周围弹性
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