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電容式傳感器的工作原理、優缺點詳細介紹
來源: | 作者:ridilong | 發布時間: 2022-08-20 | 76 次瀏覽 | 分享到:
電容式傳感器是以各種類型的電容器作為傳感元件,將被測物理量或機械量換成為電容量變化的一種轉換裝置,實際上就是一個具有可變參數的電容器。電容式傳感器廣泛用于位移、角度、振動、速度、壓力、成分分析、介質特性等方面的測量。

電容式傳感器是以各種類型的電容器作為傳感元件,將被測物理量或機械量換成為電容量變化的一種轉換裝置,實際上就是一個具有可變參數的電容器。電容式傳感器廣泛用于位移、角度、振動、速度、壓力、成分分析、介質特性等方面的測量。最常用的是平行板型電容器或圓筒型電容器。

電容式傳感器的工作原理

電容式傳感器是以各種類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。


電容式加速度傳感器

電容式傳感器的優點

1、溫度穩定性好

電容式傳感器的電容值一般與電極材料無關,這有利于選擇溫度系數低的材料,又因本身發熱極小,影響穩定性甚微。而電阻傳感器有銅損,易發熱產生零漂。

2、結構簡單

電容式傳感器結構簡單,易于制造和保證高的精度,可以做得非常小巧,以實現某些特殊的測量;能工作在高溫,強輻射及強磁場等惡劣的環境中,可以承受很大的溫度變化,承受高壓力,高沖擊,過載等;能測量超高溫和低壓差,也能對帶磁工作進行測量。

3、動態響應好

電容式傳感器由于帶電極板間的靜電引力很小(約幾個10^(-5)N),需要的作用能量極小,又由于它的可動部分可以做得很小很薄,即質量很輕,因此其固有頻率很高,動態響應時間短,能在幾兆赫茲的頻率下工作,特別適用于動態測量。又由于其介質損耗小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。

4、可以非接觸測量且靈敏度高

可非接觸測量回轉軸的振動或偏心率、小型滾珠軸承的徑向間隙等。當采用非接觸測量時,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。

電容式傳感器除了上述的優點外,還因其帶電極板間的靜電引力很小,所需輸入力和輸入能量極小,因而可測極低的壓力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很靈敏,分辨力高,能感應0.01μm甚至更小的位移。由于其空氣等介質損耗小,采用差動結構并接成電橋式時產生的零殘極小,因此允許電路進行高倍率放大,使儀器具有很高的靈敏度。


電容式傳感器的缺點

1、輸出阻抗高,負載能力差。

無論何種類型的電容式傳感器,受電極板幾何尺寸的限制,其電容量都很小,一般為幾十到幾百皮法(pF),因此使電容式傳感器的輸出阻抗很高,可達 ~ Ω。由于輸出阻抗很高,因而輸出功率小,負載能力差,易受外界干擾影響而產生不穩定現象,嚴重時甚至無法工作。

2、寄生電容影響大。

電容式傳感器的初始電容量很小,而連接傳感器和電子線路的引線電纜電容、電子線路的雜散電容以及電容極板與周圍導體構成的電容等寄生電容卻較大。寄生電容的存在不但降低了測量靈敏度,而且引起非線性輸出。由于寄生電容是隨機變化的.因而使傳感器處于不穩定的工作狀態.影響測量準確度。


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