人教版（2019）选择性必修第二册 5.2.1 电容式传感器 课件(共15张PPT)

(共15张PPT)
电容式传感器
册 别：选择性必修2
学 科：高中物理（人教版）
第二节 常见传感器的工作原理及应用
（1）电容式传感器
若忽略边缘效应，其电容量：
——极板间介质的相对介电常数（对于空气介质， ≈1）；
S ——极板间相互覆盖的有效面积；
——极板间距
问：利用平行板电容器，制作传感器？
感知S变化
感知变化
感知变化
平行板电容器
电容Cθ 与角位移 θ 呈线性关系
①.转动式位移传感器
1.变面积型电容传感器
θ=0时:
当转动角位移为θ:
②.平动式位移传感器
结论：
=0时:
当平动位移为:
电容 与位移呈线性关系。
③.圆筒式位移传感器
当内筒：
电容 与内筒位移成线性关系。
=0时:
2.变介质型电容传感器
变介质型电容传感器可以用于测量电介质的厚度、液位等；
还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来间接测量介质材料的温度、湿度等。
液位测量传感器
油量表
辨析：这两种电容式传感器的工作原理有区别吗？
变面积型电容式传感器
变介质型电容式传感器
解析：右图相当于两个电容串联：
（怎么区分串联还是并联？）
例1.如图所示，当平行板电容器中插入其他电介质（如纸张、塑料膜等）时，可以测量所插入电解质的介电常数或厚度。试分析其测量原理。
电容C与两个变量之间虽非线性关系，但存在一一对应的确定关系：
①.当、 已知时，可用来测量介质的介电常数——当作介电常数测量仪；
②.当、 已知时，可用来测量——当作测厚仪
3.变极间距型电容传感器
推导：极板间距相对变化导致电容相对变化的规律
结论：电容的相对变化量△C与极板间距离变化量近似呈线性关系。
当
得到
电容式加速度传感器
电容式压力传感器
例2：图示为一款转速测量仪。试分析其测量原理。
（单位：r/min）
设齿数为z，频率为f,则转速
改变S
小结：
利用电容器可用于制作各种传感器，有三种方案：
变面积型电容传感器
变介质型电容传感器
变极间距型电容传感器
改变d
改变