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电容型和电感型变频器(变电容式,变电感式与变电阻式传感器的比较)

来源:www.haichao.net  时间:2023-02-02 11:42   点击:191  编辑:admin   手机版

1. 变电容式,变电感式与变电阻式传感器的比较

由于被测参量种类繁多,其工作原理和使用条件又各不相同,因此传感器的种类和规格十分繁杂,分类方法也很多。现将常采用的分类方法归纳如下:  1、按输入量即测量对象的不同分:如输入量分别为:温度、压力、位移、速度、湿度、光线、气体等非电量时,则相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、称重传感器等。

2、按工作(检测)原理分类

检测原理指传感器工作时所依据的物理效应、化学效应和生物效应等机理。有电阻式、电容式、电感式、压电式、电磁式、磁阻式、光电式、压阻式、热电式、核辐射式、半导体式传感器等。

3、按照传感器的结构参数在信号变换过程中是否发生变化可分为:

  

a、物性型传感器:在实现信号的变换过程中,结构参数基本不变,而是利用某些物质材料(敏感元件)本身的物理或化学性质的变化而实现信号变换的。

b、结构型传感器:依靠传感器机械结构的几何形状或尺寸(即结构参数)的变化而将外界被测参数转换成相应的电阻、电感、电容等物理量的变化,实现信号变换,从而检测出被测信号。

如:电容式、电感式、应变片式、电位差计式等。

4、根据敏感元件与被测对象之间的能量关系(或按是否需外加能源)来分:

a、能量转换型(有源式、自源式、发电式):在进行信号转换时不需要另外提供能量,直接由被测对象输入能量,把输入信号能量变换为另一种形式的能量输出 使其工作。有源传感器类似一台微型发电机,它能将输入的非电能量转换成电能输出,传感器本身勿需外加电源,信号能量直接从被测对象取得。因此只要配上必要 的放大器就能推动显示记录仪表。

如:压电式、压磁式、电磁式、电动式、热电偶、光电池、霍尔元件、磁致伸缩式、电致伸缩式、静电式等传感器。

b、能量控制型(无源式、他源式、参量式):在进行信号转换时,需要先供给能量即从外部供给辅助能源使传感器工作,并且由被测量来控制外部供给能量的变 化等。对于无源传感器,被测非电量只是对传感器中的能量起控制或调制作用,得通过测量电路将它变为电压或电流量,然后进行转换、放大,以推动指示或记录仪 表。配用测量电路通常是电桥电路或谐振电路。

如:电阻式、电容式、电感式、差动变压器式、涡流式、热敏电阻、光电管、光敏电阻、湿敏电阻、磁敏电阻等。

5、按输出信号的性质分:

a、模拟式传感器:将被测非电量转换成连续变化的电压或电流,如要求配合数字显示器或数字计算机,需要配备模/数(A/D)转换装置。

上面提到的传感器基本上属于模拟传感器。

b、数字式传感器:能直接将非电量转换为数字量,可以直接用于数字显示和计算,可直接配合计算机,具有抗干扰能力强,适宜距离传输等优点。

目前这类传感器可分为脉冲、频率和数码输出三类。如光栅传感器等。

6、按照传感器与被测对象的关联方式(是否接触)可分为:

  

a、接触式:如:电位差计式、应变式、电容式、电感式等;

b、非接触式:接触式的优点是传感器与被测对象视为一体,传感器的标定无须在使用现场进行,缺点是传感器与被测对象接触会对被测对象的状态或特性不可避免地产生或多或少的影响。非接触式则没有这种影响;

7、按传感器构成来分:

a、基本型传感器:是一种最基本的单个变换装置。

b、组合型传感器:是由不同单个变换装置组合而构成的传感器。

c、应用型传感器:是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。

8、按作用形式来分:

按作用形式可分为主动型和被动型传感器。

9、按传感器的特殊性来分:

  

上面介绍的分类是传感器的基本类型,按特殊性可分以下类型:

按检测功能可分为检测温度、压力、温度、流量计、流速、加速度、磁场、光通量等的传感器;

按传感器工作的物理基础可分为机械式、电气式、光学式、液体式等;

按转换现象的范围可分为化学传感器、电磁学传感器、力学传感器和光学传感器;

按材料可分为金属、陶瓷、有机高分子材料、半导体传感器等;

按应用领域分为工业,民用、科研、医疗,农用,军用等传感器;

按功能用途分为计测用、监视用、检查用,诊断用、控制用,分析用等传感器。

2. 变介电常数型电容式传感器特点

电容式传感器有很多,但原理相同。平行板电容器的电容C跟介电常数ε成正比 跟正对面积成反比 根极板间的距离d成反比 有

C=εS/4πkd

式中k为静电力常量。通过改变介质,极板距离,极板正对面积,这三个参数之一使传感器的电容发生变化,再通过电荷放大器,将电容变化或电量变化转换成容易用电路处理电压或电流量。这就是电容式传感器的特点,通过上面的原理可以做成很多传感器,比如测长度的,测角度,测空气粉尘,空气湿度,还有声音,振动等,精度很高,比如测振动的精度可以达到零点零几个微米。但是测长度的线性度不好,需要通过电路矫正,还有容易受到电路中的寄生电容的影响,所以电路设计的时候要很注意。

3. 电容式传感器与电感式传感器相比

传感器技术课程是武汉大学建设的慕课、国家精品在线开放课程。该课程2016年03月22日首次在中国大学MOOC开课,授课教师是吴琼水、张铮、周辉。据2021年8月中国大学MOOC官网显示,该课程已经开课12次。

该课程共十一讲,包括传感器的概念、传感器的一般特性、应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、数字式传感器、热电式传感器、热电式传感器等。

4. 变介电常数式电容传感器的特点

介质变化型传感器只是电容式传感器中的一种,电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。

电容式传感器是由两个平行电极组成,电容器的容量与极间介质的介电常数、两极板互相覆盖的有效面积、两电极之间的距离有关,也就是说 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化,但介质变化型传感器两极板互相覆盖的有效面积、两电极之间的距离都是固定的,只是改变极板间的介质来改变电容容量,介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。

比如棉纺厂检测纱线粗细的电清检测头,就是棉纱从两个极板中间过去,如果纱线粗了或者细了电容容量都变化,都证明不合格。

5. 变电容式,变电感式与变电阻式传感器的比较分析

一、根据输入物理量可分为:位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器及气敏传感器等。

二、根据工作原理可分为:电阻式、电感式、电容式及电势式等。

三、根据输出信号的性质可分为:模拟式传感器和数字式传感器。即模拟式传感器输出模拟信号,数字式传感器输出数字信号.四、根据能量转换原理可分为:有源传感器和无源传感器。

有源传感器将非电量转换为电能量,如电动势、电荷式传感器等;无源程序传感器不起能量转换作用,只是将被测非电量转换为电参数的量,如电阻式、电感式及电容光焕发式传感器等。

6. 电阻式传感器和电容式传感器的区别

电阻式传感器一般采用电阻应变片(膜),较多应用在压力传感:电子称、电子磅等。 电容式传感器采用介质传感:应用于位移监测。

7. 与电阻式、电感式传感器相比,电容式传感器有何优缺点

传感器按大类可以分成这几类:电阻式传感器,电感式传感器,电容式传感器,压电式传感器,磁电式传感器,热电式传感器,光电式传感器,数字式传感器,光纤式传感器,超声波传感器,热敏传感器,模拟传感器等。

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