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德國TURCK圖爾克電容式傳感器原理及特點優(yōu)勢
更新時間:2016-10-25   點擊次數:1258次

  德國TURCK圖爾克電容式傳感器把被測的機械量,如位移、壓力等轉換為電容量變化的傳感器。它的敏感部分就是具有可變參數的電容器。其zui常用的形式是由兩個平行電極組成、極間以空氣為介質的電容器(見圖)。若忽略邊緣效應,平板電容器的電容為εS/d,式中ε為極間介質的介電常數,S為兩極板互相覆蓋的有效面積,d為兩電極之間的距離。d、s、ε 三個參數中任一個的變化都將引起電容量變化,并可用于測量。因此電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質變化型三類。極距變化型一般用來測量微小的線位移或由于力、壓力、振動等引起的極距變化(見電容式壓力傳感器)。面積變化型一般用于測量角位移或較大的線位移。介質變化型常用于物位測量和各種介質的溫度、密度、濕度的測定。

 

  定義:
電容式傳感器——將被測非電量的變化轉換為電容量變化的傳感器。

 

  原理:
電容式傳感器也常常被人們稱為電容式物位計,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行工作的,電容器由兩個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e的電解質時,兩圓筒間的電容量為C=2∏eL/lnD/d,式中L為兩筒相互重合部分的長度;D為外筒電極的直徑;d為內筒電極的直徑;e為中間介質的電介常數。在實際測量中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,結構簡單和靈敏度高,價格便宜等特點的原因之一。

 

  特點優(yōu)勢:
電容式傳感器與電阻式、電感式等傳感器相比有如下一些優(yōu)點:
(1)高阻抗、小功率,因而所需的輸入力很小,輸人能量也很低。電容式傳感器因帶電極板 間靜電引力極小(約幾個10-5 N),因此所需輸入能量極小,所以特別適宜用來解決輸入能量低的 測量問題,例如測量極低的壓力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很靈敏,分辨力非常髙,能 感受0.001μm甚至更小的位移。
(2)溫度穩(wěn)定性好。傳感器的電容值一般與電極材料無關,有利于選擇溫度系數低的材料, 又因本身發(fā)熱極小,對穩(wěn)定性影響甚微。
(3)結構簡單,適應性強,待測體是導體或半導體均可,可在惡劣環(huán)境中工作。電容式傳感 器結構簡單,易于制造,可做得非常小巧,以實現某些特殊的測量;能工作在高低溫、強輻射及強 磁場等惡劣的環(huán)境中,也能對帶有磁性的工件進行測量。
(4)動態(tài)響應好。由于極板間的靜電引力很小,可動部分做得很小很薄,因此其固有頻率很 高,動態(tài)響應時間短,能在幾兆赫的頻率下工作,特別適合動態(tài)測量,如測量振動、瞬時壓力等。
(5)可以實現非接觸測量,具有平均效應。例如非接觸測量回轉軸的振動或偏心、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,可以減小工作表面粗糙 等對測量的影響。

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