關(guān)于電容式傳感器的一些知識
電容式傳感器是將被測量的變化轉換為電容量變化的一種裝置，它本身就是一種可變電容器。由于這種傳感器具有結構簡(jiǎn)單，體積小，動(dòng)態(tài)響應好，靈敏度高，分辨率高，能實(shí)現非接觸測量等特點(diǎn)，因而被廣泛應用于位移、加速度、振動(dòng)、壓力、壓差、液位、等分含量等檢測領(lǐng)域。 
　　
　　這里主要介紹電容式傳感器的原理、結構類(lèi)型、測量電路及其工程應用。當被測量的變化使S、d或ε 任意一個(gè)參數發(fā)生變化時(shí)，電容量也隨之而變，從而完成 了由被測量到電容量的轉換。
　　
　　根據當式中的三個(gè)參數中兩個(gè)固定，一個(gè)可變，使得電容式傳感器有三種基本類(lèi)型：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器和變介電常數型電容傳感器。電容式傳感器的測量電路就是將電容式傳感器看成一個(gè)電容并轉換成電壓或其他電量的電路。因此，常用的測量電路主要有橋式電路、調頻電路、脈沖寬度 制電路、運算放大器電路、二極管雙 T 形交流電橋和環(huán)行二極管充放電法等。調頻電路實(shí)際是把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分,當輸入量導致電容量發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化。雖然可將頻率作為測量系統的輸出量，用以判斷被測非電量的大小，但此時(shí)系統是非線(xiàn)性的，不易校正，因此必須加入鑒頻器，將頻率的變化轉換為電壓振幅的變化，經(jīng)過(guò)放大就可以用儀器指示或記錄儀記錄下來(lái)。 校正器| 轉換器| 傳送器| 變送器| 傳感器| 記錄儀| 有紙記錄儀| 無(wú)紙記錄儀|
　　
　　調頻電容傳感器測量電路具有較高的靈敏度，可以測量高至 0.01 μm級位移變化量。信號的輸出頻率易于用數字儀器測量，并與計算機通信，抗干擾能力強，可以發(fā)送、接收以達到遙測遙控的目的。
　　
　　因此，在實(shí)際應用中，常采用差動(dòng)式結構，既使靈敏度提高 1 倍，又使非線(xiàn)性誤差大大降低，抗干擾能力增強。
電容式傳感器具有如下特點(diǎn)。 
　　
　　(1) 結構簡(jiǎn)單，適應性強
　　
　　電容式傳感器結構簡(jiǎn)單，易于制造，精度高;可以做得很小，以實(shí)現某些特殊的測量，電容式傳感器一般用金屬作電極，以無(wú)機材料作絕緣支承，因此可工作在高低溫、強輻射及強磁場(chǎng)等惡劣的環(huán)境中，能承受很大的溫度變化，承受高壓力、高沖擊、過(guò)載等;能測超高壓和低壓差。
　　
　　(2) 動(dòng)態(tài)響應好
　　
　　電容式傳感器由于極板間的靜電引力很小，需要的作用能量極小，可動(dòng)部分可以做得小而薄，質(zhì)量輕，因此固有頻率高，動(dòng)態(tài)響應時(shí)間短，能在幾兆赫的頻率下工作，特適合于動(dòng)態(tài)測量;可以用較高頻率供電，因此系統工作頻率高。它可用于測量高速變化的參數，如振動(dòng)等。
　　
　　(3) 分辨率高
　　
　　由于傳感器的帶電極板間的引力極小，需要輸入能量低，所以特別適合于用來(lái)解決輸入能量低的問(wèn)題，如測量極小的壓力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很靈敏，分辨力非常高，能感受0.001μm ，甚至更小的位移。
　　
　　(4) 溫度穩定性好
　　
　　電容式傳感器的電容值一般與電極材料無(wú)關(guān)，有利于選擇溫度系數低的材料，又由于本身發(fā)熱極小，因此影響穩定性也極微小。
　　
　　(5) 可實(shí)現非接觸測量、具有平均效應

        如回轉軸的振動(dòng)或偏心、小型滾珠軸承的徑向間隙等，采用非接觸測量時(shí)，電容式傳感器具有平均效應，可以減小工件表面粗糙度等對測量的影響。

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