电容式传感器有哪些甜头和坏处

2020-02-19 02:42 作者:钱柜777老虎机官网 点击:

 

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  电容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换成为电容量变化的一种转换装置,实际上就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、角度、振动、速度、压力、成分分析、介质特性等方面的测量。最常用的是平行板型电容器或圆筒型电容器。

  电容式传感器的电容值一般与电极材料无关,仅取决于电极的几何尺寸,且空气等介质损耗很小,其他因素影响甚微(因本身发热极小)。而电阻式传感器有电阻,工作时会产生大量热量,不仅损失能量,而且造成元件发热,缩短了使用寿命。

  电容式传感器结构简单,易于制造,能在高低退、强辐射及强磁场等各种恶劣的环境条件下工作,适应能力强,尤其可以承受很大的温度变化,在高压力、高冲击、过载等悄况下都能正常工作,能测超大量的高压和低压差,能对带进工件进行测量。此外,为实现某些特殊要求的测量还可以把传感器的体积做得很小。

  电容式传感器由于极板间的静电引力很小,需要的作用能量极小,又由于它的可动部分可以做得很小很薄,即质量很轻,因此其固有频率很高,动态响应时间短,能在几兆赫的颇率下工作,特别适合动态测量。又由于其介质损耗小,可以用较高频率供电,因此系统工作频率高,可用于测量高速变化的参数,如测量振动、瞬时压力等。

  当被测件不允许接触测量时,电容式传感器可以进行非接触测量。这种情况下,电容式传感器具有平均效应,可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。

  电容式传感器除上述优点之外,还因带电极板间的静电引力极小,因此所需输入能量极小,特别适宜低能量输入的测量,例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨力非常高,能感受。0.Olmm甚至更小的位移。

  电容式传感器的容盆受其电极几何尺寸等限制一般做得不大(为几十到几百皮法,使传感器的输出阻抗很高。因此电容式传感器负载能力差,易受外界干扰影响而产生不稳定现象,严重时甚至无法工作,必须采取屏蔽措施。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),否则绝缘部分将作为旁路电阻而形响传感器的性能(如灵敏度降低),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。高频供电虽然可降低传感器的输出阻抗,但放大、传箱远比低频时复杂,且寄生电容形响加大,难以保证工作稳定。

  电容式传感器的初始电容最很小,而其引线电缆电容、测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,这不仅降低了传感器的灵敏度,而且这些电容(如电缆电容)常常是随机变化的,将使传感器的工作很不稳定,影响测量精度,其变化量甚至超过被测量引起的电容变化量,致使传感器无法工作。因此对电缆的选择、安装、接法等都有严格的要求。

  变极距型电容传感器的输出特性是非线性的,虽可采用差动结构来改善,但不可能完全消除。其他类型的电容传感器只有忽略了电场的边缘效应时,输出特性才呈线性;否则边缘效应所产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。

  随着材料、工艺、电子技术,特别是集成电路的高速发展,电容式传感器的优点将得到发扬而缺点会不断得到克服,电容式传感器正逐渐成为一种高灵敏度、高梢度,在动态、低压及一些特殊测量方面大有发展前途的传感器。