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1、電容式傳感器分為哪幾種類型？各有什么特點？ 2、為了減小變極距型電容傳感器的極距，提高其靈敏度，

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-05-20

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電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)簡單，體積小，動態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，分辨率高，能實現(xiàn)非接觸測量等特點，因而被廣泛應(yīng)用于位移、加速度、振動、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(jié)構(gòu)類型、測量電路及其工程應(yīng)用。當被測量的變化使S、d或ε 任意一個參數(shù)發(fā)生變化時，電容量也隨之而變，從而完成了由被測量到電容量的轉(zhuǎn)換?！　「鶕?jù)當式中的三個參數(shù)中兩個固定，一個可變，使得電容式傳感器有三種基本類型：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器和變介電常數(shù)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電容并轉(zhuǎn)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(diào)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(diào)頻電路實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，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(tǒng)的輸出量，用以判斷被測非電量的大小，但此時系統(tǒng)是非線性的，不易校正，因此必須加入鑒頻器，將頻率的變化轉(zhuǎn)換為電壓振幅的變化，經(jīng)過放大就可以用儀器指示或記錄儀記錄下來?！　≌{(diào)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(shù)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，在實際應(yīng)用中，常采用差動式結(jié)構(gòu)，既使靈敏度提高 1 倍，又使非線性誤差大大降低，抗干擾能力增強。　　電容式傳感器具有如下特點?！　?1) 結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強　　電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，精度高;可以做得很小，以實現(xiàn)某些特殊的測量，電容式傳感器一般用金屬作電極，以無機材料作絕緣支承，因此可工作在高低溫、強輻射及強磁場等惡劣的環(huán)境中，能承受很大的溫度變化，承受高壓力、高沖擊、過載等;能測超高壓和低壓差?！　?2) 動態(tài)響應(yīng)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，可動部分可以做得小而薄，質(zhì)量輕，因此固有頻率高，動態(tài)響應(yīng)時間短，能在幾兆赫的頻率下工作，特適合于動態(tài)測量;可以用較高頻率供電，因此系統(tǒng)工作頻率高。它可用于測量高速變化的參數(shù)，如振動等?！　?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解決輸入能量低的問題，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(wěn)定性好　　電容式傳感器的電容值一般與電極材料無關(guān)，有利于選擇溫度系數(shù)低的材料，又由于本身發(fā)熱極小，因此影響穩(wěn)定性也極微小?！　?5) 可實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應(yīng)　　如回轉(zhuǎn)軸的振動或偏心、小型滾珠軸承的徑向間隙等，采用非接觸測量時，電容式傳感器具有平均效應(yīng)，可以減小工件表面粗糙度等對測量的影響?！　〔蛔阒幨禽敵鲎杩垢?，負載能力差，電容傳感器的電容量受其電極幾何尺寸等限制，一般為幾十皮法到幾百皮法，使傳感器輸出阻抗很高，尤其當采用音頻范圍內(nèi)的交流電源時，輸出阻抗更高，因此傳感器負載能力差，易受外界干擾影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象;寄生電容影響大，電容式傳感器的初始電容量很小，而傳感器的引線電纜電容、測量電路的雜散電容以及傳感器極板與其周圍導體構(gòu)成的電容等“寄生電容”卻較大，降低了傳感器的靈敏度，破壞了穩(wěn)定性，影響測量精度，因此對電纜的選擇、安裝、接法都要有要求。　　電容式傳感器可用來測量直線位移、角位移、振動振幅(測至 0.05μm的微小振幅)，尤其適合測量高頻振動振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機械量，還可用來測量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測量電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等。在自動檢測和控制系統(tǒng)中也常常用來作為位置信號發(fā)生器。: 回答者：網(wǎng)友

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