电容式传感器的敏感部分就是具备可变参数的电容器。其最常见的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。电容式传感器的种类有很多,通常会让人搞不太确切。小编现在要为大家带给的电容式传感器的分类知识。
电容式传感器的分类
常见的测定电路主要有桥式电路、调频电路、脉冲宽度制电路、加法电路电路、二极管双T形交流电桥和环行二极管充放电法等。调频电路实际是把电容式传感器作为放大器谐振回路的一部分,当输入量造成电容量改变时,放大器的振荡频率就改变。虽然可将频率作为测定系统的输出量,用以辨别被测非电量的尺寸,但此时系统是非线性的,难以校正,因此必需重新加入鉴频器,将频率的变化切换为电压振幅的变化,经过放大就可以用仪器命令或记录仪记录下来。
调频电容传感器测定电路具备很高的灵敏度,可以测定高至0.01μm级偏移变化量。信号的输出频率更容易用数字仪器测定,并与计算机通讯,抗干扰能力强,可以发送到、接收以达到遥测遥控的目的。
因此,在实际应用于中,常使用差动式结构,既使灵敏度提升1倍,又使非线性误差大大降低,抗干扰能力强化。
电容传感器原理
电容式传感器也经常被人们称作电容式物位计,电容式物位计的电容检验元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的,电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成,在两筒之间充以介电常数为e的电解质时,两圆筒间的电容量为C=2∏eL/lnD/d,式中L为两筒互相重叠部分的长度;D为外筒电极的直径;d为内筒电极的直径;e为中间介质的电介常数。在实际测定中D、d、e是基本恒定的,故测出C才可明白液位的高低,这也是电容式传感器具备使用方便,结构非常简单和灵敏度高,价格便宜等特点的原因之一。
电容传感器优势
电容式传感器与电阻式、电感式等传感器比起有如下一些优点:
(1)高电阻、小功率,因而所需的输入力较小,输人能量也极低。电容式传感器因电荷极板间静电引力极小(约几个10-5N),因此所需输入能量极小,所以特别适合用来解决问题输入能量低的测定问题,例如测定很低的压力、力和较小的加速度、偏移等,可以做得很灵敏,分辨力十分高,能感觉0.001μm甚至更小的偏移。
(2)温度稳定性好。传感器的电容值一般与电极材料无关,有利自由选择温度系数低的材料,又因本身发热极小,对稳定性负面影响甚微。
(3)结构非常简单,适应性强,待测体是导体或半导体亦可,可在险恶环境中工作。电容式传感器结构非常简单,更容易生产,可做得十分小巧,以实现某些特殊的测定;能工作在高低温、强电磁辐射及强磁场等险恶的环境中,也能对具有磁性的工件进行测定。
(4)动态响应好。由于极板间的静电引力较小,可动部分做得较小很薄,因此其固有频率极高,动态响应时间短,能在几兆赫的频率下工作,特别合适动态测定,如测定转动、瞬时压力等。
(5)可以实现非接触测定,具备平均值效应。例如非接触测定回转轴的转动或偏心、小型滚珠轴承的径向间隙等。当使用非接触测定时,电容式传感器具备平均值效应,可以减少工作表面坚硬等对测定的负面影响。
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