电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,将被测物理量或机械量转化成为电容量改变的一种转化设备,实际上便是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器广泛用于位移、视点、振荡、速度、压力、成分剖析、介质特性等方面的丈量。最常用的是平行板型电容器或圆筒型电容器。
电容式传感器的长处
与电阻式、电感式等传感器比较,电容式传感器具有以下一些长处。
1、温度安稳性好
电容式传感器的电容值一般与电极资料无关,仅取决于电极的几许尺度,且空气等介质损耗很小,其他要素影响甚微(因自身发热极小)。而电阻式传感器有电阻,作业时会发生很多热量,不只丢失能量,并且形成元件发热,缩短了使用寿命。
2、结构简略,习惯性强
电容式传感器结构简略,易于制作,能在凹凸退、强辐射及强磁场等各种恶劣的环境条件下作业,习惯能力强,特别能够接受很大的温度改变,在高压力、高冲击、过载等悄况下都能正常作业,能测超很多的高压和低压差,能对带进工件进行丈量。此外,为完成某些特别要求的丈量还能够把传感器的体积做得很小。
3、动态呼应好
电容式传感器因为极板间的静电引力很小,需求的效果能量极小,又因为它的可动部分能够做得很小很薄,即质量很轻,因而其固有频率很高,动态呼应时间短,能在几兆赫的颇率下作业,特别合适动态丈量。又因为其介质损耗小,能够用较高频率供电,因而体系作业频率高,可用于丈量高速改变的参数,如丈量振荡、瞬时压力等。
4、能够完成非触摸丈量,具有均匀效应
当被测件不允许触摸丈量时,电容式传感器能够进行非触摸丈量。这种情况下,电容式传感器具有均匀效应,能够减小工件外表粗糙度等对丈量的影响。
电容式传感器除上述长处之外,还因带电极板间的静电引力极小,因而所需输入能量极小,特别适合低能量输入的丈量,例如丈量极低的压力、力和很小的加速度、位移等,能够做得很活络,分辨力十分高,能感触。0.Olmm乃至更小的位移。
电容式传感器的缺陷
1、输出阻抗高,负载能力差
电容式传感器的容盆受其电极几许尺度等约束一般做得不大(为几十到几百皮法,使传感器的输出阻抗很高。因而电容式传感器负载能力差,易受外界搅扰影响而发生不安稳现象,严峻时乃至无法作业,有必要采纳屏蔽办法。容杭大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高(几十兆欧以上),不然绝缘部分将作为旁路电阻而形响传感器的功能(如活络度下降),为此还要特别注意周围环境(如温湿度、清洁度等)对绝缘性能的影响。高频供电尽管可下降传感器的输出阻抗,但扩大、传箱远比低频时杂乱,且寄生电容形响加大,难以确保作业安稳。
2、寄生电容影响大
电容式传感器的初始电容最很小,而其引线电缆电容、丈量电路的杂散电容以及传感器极板与其周围导体构成的电容等“寄生电容”却较大,这不只下降了传感器的活络度,并且这些电容(如电缆电容)常常是随机改变的,将使传感器的作业很不安稳,影响丈量精度,其改变量乃至超越被丈量引起的电容改变量,致使传感器无法作业。因而对电缆的挑选、装置、接法等都有严厉的要求。
3、输出特性非线性
变极距型电容传感器的输出特性对错线性的,虽可采用差动结构来改进,但不或许彻底消除。其他类型的电容传感器只要疏忽了电场的边缘效应时,输出特性才呈线性;不然边缘效应所发生的附加电容址将与传感器电容址直接处加,使输出特性非线性。
跟着资料、工艺、电子技术,特别是集成电路的高速开展,电容式传感器的长处将得到发扬而缺陷会不断得到战胜,电容式传感器正逐渐成为一种高活络度、高梢度,在动态、低压及一些特别丈量方面大有开展前途的传感器。