Micro- Epsilon電容式傳感器是以各種類(lèi)型的電容器作為傳感元件,將被測轉物理量或機械量換成為電容量變化的一種轉換裝置,實(shí)際上就是一個(gè)具有可變參數的電容器。Micro- Epsilon電容式傳感器廣泛用于位移、角度、振動(dòng)、速度、壓力、成分分析、介質(zhì)特性等方面的測量。常用的是平行板型電容器或圓筒型電容器。Micro- Epsilon容式傳感器也常常被人們稱(chēng)為電容式物位計,電容式物位計的電容檢測元件是根據圓筒形電容器原理進(jìn)行工作的,電容器由兩個(gè)絕緣的同軸圓柱極板內電極和外電極組成,在兩筒之間充以介電常數為ε的電解質(zhì)時(shí),兩圓筒間的電容量為:式中L為兩筒相互重合部分的長(cháng)度;D為外筒電極的直徑;d為內筒電極的直徑;e為中間介質(zhì)的電介常數。在實(shí)際測量中D、d、e是基本不變的,故測得C即可知道液位的高低,這也是電容式傳感器具有使用方便,結構簡(jiǎn)單和靈敏度高,價(jià)格便宜等特點(diǎn)的原因之一。電容式傳感器是以各種類(lèi)型的電容器作為傳感元件,由于被測量變化將導致電容器電容量變化,通過(guò)測量電路,可把電容量的變化轉換為電信號輸出。測知電信號的大小,可判斷被測量的大小。這就是電容式傳感器的基本工作原理。Micro- Epsilon電容式傳感器分類(lèi)根據傳感器的工作原理可把電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介質(zhì)型三種類(lèi)型。根據傳感器的結構可把電容式傳感器分為三種類(lèi)型的結構形式。它們又可按位移的形式分為線(xiàn)位移和角位移兩種,每一種又依據傳感器極板形狀分成平(圓形)板形和圓柱(圓筒)形,雖然還有球面形和鋸齒形等其他形狀,但一般很少用。其中差動(dòng)式一般優(yōu)于單組(單邊)式傳感器,它具有靈敏度高、線(xiàn)性范圍寬、穩定性高等特點(diǎn)。Micro- Epsilon電容式傳感器的幾種基本形式實(shí)際應用時(shí),常常僅改變三參數之一以使其變化。所以Micro- Epsilon電容式傳感器可分為三種基本類(lèi)型:變極距(變間隙)型、變面積型型和變介電常數型稱(chēng)重傳感器。Micro- Epsilon電容式傳感器的三種基本結構形式。它們又可按位移的形式分為線(xiàn)位移和角位移兩種每一種又依據傳感器權板形狀分成平板和圓形或圓柱(圓筒)形,雖然還有球面形和鋸齒形等其他的形狀、但一般很少用,故表中未列出。其中差動(dòng)式傳感器一般優(yōu)于單組(單邊)式傳感器。它靈敏度高、線(xiàn)性范圍寬、穩定性高。1.Micro- Epsilon變極匝型電容式傳感器變極距型電容式傳感器用一個(gè)固定極扳和一個(gè)可動(dòng)極板構成:可動(dòng)極板由被測金屬平面充當。當電容式傳感器極板間距因被測量變化而變化時(shí).電容變化量為極距是時(shí)的初始電容量。極板間距的變化不是線(xiàn)性關(guān)系說(shuō)明該類(lèi)型電容式傳感器存在著(zhù)原理性非線(xiàn)性誤差.即量程遠小于兩極板問(wèn)的初始距離)時(shí),可以認為么是線(xiàn)性關(guān)系,因此,這種類(lèi)型的傳感器一般用來(lái)測量微小的位移變化量。但在極板間距過(guò)小時(shí),電極表面的平面度對靈敏應有影響,同時(shí)還容易引起電容器擊穿,因此.極板間距不能無(wú)限小。改善的辦法是在極板間增放一片云母片或塑料膜。云母的相對介電系數為空氣的7倍其擊穿電壓不小于l0的3次方kv/mm,而空氣的擊穿電壓僅為3kv/mm,即使厚度為0.01mm的云母片,它的擊穿電壓也術(shù)小于10kv/mm。因此,放置云母片后,極板之間的起始距離卸可以大大減小。只要云母片選得恰當,就能獲得較好的線(xiàn)性關(guān)系拉繩位移傳感器。一般電容式傳感器的起始電容約為20PF一30pF之間,極板間距在25um一200um左右,大位移應該大于間距的1/10.實(shí)際使用中,為改善非線(xiàn)性,提高靈敏度及克服某些外界條件如電源電比、環(huán)境溫度變化的影響等、常常采用茲動(dòng)式結構,在未開(kāi)始測量的初始狀態(tài)時(shí),將可動(dòng)極板調整友中間位置,位兩邊電容相等;測員時(shí)。中間極板跟隨被測對象上下移動(dòng),就會(huì )引起上下兩部分的電容量上增下減或上減下增,所以?xún)蛇呺娙莸目刂颠@樣提高了靈敏廢,問(wèn)時(shí)在零點(diǎn)附近作的線(xiàn)性度也得到了改善。需要指出,圓柱形極板小能制成距利。2.Micro- Epsilon變面積(s)型電容式傳感器變四積型電容式傳感器中.平板形結構對圾距變化特別敏感,測量精度受到影響,而圓柱形結構受權板徑向變化的影響很小v成為實(shí)際應用中常來(lái)只結構.其干線(xiàn)位移單組式的電容量在忽略邊緣效應時(shí)為電容傳感器的電容變化與線(xiàn)位移成正比。3.Micro- Epsilon變介電常數(e)型電容式傳感器變介電常數(c)型電容式傳感器大多用來(lái)測量電介質(zhì)的厚度、液位、還可根據極間介質(zhì)的介電常數隨溫度、濕度改變而改變來(lái)測量介質(zhì)材料的溫度、濕度等。若忽略邊緣故應,表5—l中單組式平板形線(xiàn)位移傳感器的電容量與介質(zhì)線(xiàn)位移的關(guān)系為固定極板的長(cháng)度和寬度及被測物進(jìn)入兩極板間的長(cháng)度。由此可見(jiàn),電容量與線(xiàn)位移呈線(xiàn)性關(guān)系。厚度傳感器中的電容量與厚度的關(guān)系為式中的符號含義與式相同。由此可見(jiàn),電容量與厚度之間呈非線(xiàn)性關(guān)系。應該注意的是,如果電極之間的被測介質(zhì)導電時(shí),在電極表面應涂覆絕緣層,以防止電極間短路。
中級會(huì )員
第14年