電容傳感器基本介紹,什么是電容傳感器
電容傳感器從能量轉(zhuǎn)換的角度而言,電容變換器為無源變換器,需要將所測(cè)的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進(jìn)行放大和處理。力學(xué)量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形等無不與長(zhǎng)度有著密切聯(lián)系的量;這些量又都是通過長(zhǎng)度或者長(zhǎng)度比值進(jìn)行測(cè)量的量,而其測(cè)量方法的相互關(guān)系也很密切。另外,在有些條件下,這些力學(xué)量變化相當(dāng)緩慢,而且變化范圍極小,如果要求測(cè)量極小距離或位移時(shí)要有較高的分辨率,其他傳感器很難做到實(shí)現(xiàn)高分辨率要求,在精密測(cè)量中所普遍使用的差動(dòng)變壓器傳感器的分辨率僅達(dá)到1~5 μm數(shù)量級(jí);而有一種電容測(cè)微儀,他的分辨率為0.01 μm,比前者提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí),最大量程為100±5 μm,因此他在精密小位移測(cè)量中受到青睞。
電容傳感器的原理及應(yīng)用
用電測(cè)法測(cè)量非電學(xué)量時(shí),首先必須將被測(cè)的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之。通常把非電學(xué)量變換成電學(xué)量的元件稱為變換器;根據(jù)不同非電學(xué)量的特點(diǎn)設(shè)計(jì)成的有關(guān)轉(zhuǎn)換裝置稱為傳感器,而被測(cè)的力學(xué)量(如位移、力、速度等)轉(zhuǎn)換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。
從能量轉(zhuǎn)換的角度而言,電容變換器為無源變換器,需要將所測(cè)的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進(jìn)行放大和處理。力學(xué)量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形等無不與長(zhǎng)度有著密切聯(lián)系的量;這些量又都是通過長(zhǎng)度或者長(zhǎng)度比值進(jìn)行測(cè)量的量,而其測(cè)量方法的相互關(guān)系也很密切。另外,在有些條件下,這些力學(xué)量變化相當(dāng)緩慢,而且變化范圍極小,如果要求測(cè)量極小距離或位移時(shí)要有較高的分辨率,其他傳感器很難做到實(shí)現(xiàn)高分辨率要求,在精密測(cè)量中所普遍使用的差動(dòng)變壓器傳感器的分辨率僅達(dá)到1~5 μm數(shù)量級(jí);而有一種電容測(cè)微儀,他的分辨率為0.01 μm,比前者提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí),最大量程為100±5 μm,因此他在精密小位移測(cè)量中受到青睞。
對(duì)于上述這些力學(xué)量,尤其是緩慢變化或微小量的測(cè)量,一般來說采用電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè)比較適宜,主要是這類傳感器具有以下突出優(yōu)點(diǎn):
(1)測(cè)量范圍大其相對(duì)變化率可超過100[%];
(2)靈敏度高如用比率變壓器電橋測(cè)量,相對(duì)變化量可達(dá)10-7數(shù)量級(jí);
(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快因其可動(dòng)質(zhì)量小,固有頻率高,高頻特性既適宜動(dòng)態(tài)測(cè)量,也可靜態(tài)測(cè)量;
(4)穩(wěn)定性好由于電容器極板多為金屬材料,極板間襯物多為無機(jī)材料,如空氣、玻璃、陶瓷、石英等;因此可以在高溫、低溫強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)幅射下長(zhǎng)期工作,尤其是解決高溫高壓環(huán)境下的檢測(cè)難題。
原理及應(yīng)用
電容傳感器的工作原理是利用力學(xué)量變化使電容器中其中的一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化的方法來實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換的。
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