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發(fā)布時(shí)間：2020-12-13 14:06
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電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，溫度穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，動(dòng)態(tài)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前在檢測(cè)技術(shù)中不僅廣泛應(yīng)用于位移、振動(dòng)、角度、加速度等機(jī)械量的測(cè)量，還可用于液位、壓力、成份含量等熱工方面的測(cè)量中。
電容傳感器
電容傳感器，英文名稱為capacitive type transducer，是一種將其他量的變換以電容的變化體現(xiàn)出來(lái)的儀器。其主要由上下兩電極、絕緣體、襯底構(gòu)成，在壓力作用下，薄膜產(chǎn)生一定的形變，上 下級(jí)間距離發(fā)生變化，導(dǎo)致電容變化，但電容并不隨極間距離的變化而線性變化，其還需測(cè)量電路對(duì)輸出電容進(jìn)行一定的非線性補(bǔ)償。2、若電源的容量很小，就會(huì)出現(xiàn)很多情況的，所以，供電電源需要有充分的容量。
電容傳感器的分類
電容傳感器按傳感器類型分：
觸摸傳感器：包括顯示器件和輸入器件
運(yùn)動(dòng)傳感器：包括加速度計(jì)、陀螺儀和磁傳感器
位置傳感器：包括位移傳感器和接近傳感器
其他傳感器：包括壓力傳感器、位移傳感器、液位傳感器
電容傳感器按原理分：
電容式傳感器一般由兩個(gè)平行電極構(gòu)成，在其兩個(gè)電極之間以空氣作為介質(zhì)，在不考慮邊緣效應(yīng)的前提下，其電容可表示為C=εS/d，其中，ε表示兩電極間 介質(zhì)(即空氣)的介電常數(shù)，S表示兩電極之間相互覆蓋的面積，d表示兩電極間的距離，電容受這三個(gè)參數(shù)影響，任意一參數(shù)的改變就會(huì)使得電容得以改變。3、調(diào)頻干擾和靜電干擾都有可能讓直線位移傳感器的電子尺的顯示數(shù)字跳動(dòng)的。
因 此，電容傳感器分為介質(zhì)變化型(ε的變化因此C的變化)、面積變化型(S的變化因此C的變化)和極距變化型(d的變化因此C的變化)三種。
變面積型電容傳感器
被測(cè)量變化導(dǎo)致動(dòng)極板移動(dòng)，引起兩極板間有效覆蓋面積S的變化，從而得到電容量的變化。當(dāng)動(dòng)極板相對(duì)于定極板沿著長(zhǎng)度方向平移Δx時(shí)，其電容變化量化為
式中，C0=ε0εrba/d,為初始電容；a為極板長(zhǎng)度；b為極板寬度；Δx為極板水平位移。可見(jiàn)ΔC與Δx間成線性關(guān)系。
當(dāng)動(dòng)極板有一個(gè)角位移θ時(shí)，與定極板間有效覆蓋面積發(fā)生變化，從而改變了兩極板間的電容量。當(dāng)θ=0時(shí)有
式中，εr為介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)；d0為兩極板間的距離；S0為兩極板間初始覆蓋面積。
當(dāng)θ=0時(shí)
傳感器電容量C與角位移θ間成線性關(guān)系。
電容位移傳感器一般用于需要很高的精度的應(yīng)用環(huán)境。他們被用于測(cè)量振動(dòng)，振蕩，膨脹，位移，撓度和形變等等測(cè)量任務(wù)。因此，電容式位移傳感器經(jīng)常被用作質(zhì)量保證。
電容位移傳感器特點(diǎn) 1.旋轉(zhuǎn)軸的徑向跳動(dòng)，軸向竄動(dòng)和回轉(zhuǎn)精度；
2.往復(fù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和重復(fù)定位精度；3.正弦波激振和脈激振中振動(dòng)測(cè)量；
4.機(jī)器零部件相對(duì)振動(dòng)相對(duì)變形；
5.盤類零件的端面振擺；
6.軸承間隙和油膜厚度；
7.檢測(cè)零部件尺寸和平直度；
8.線切割機(jī)床電極絲的振動(dòng)；
9.機(jī)床主軸熱位移與動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)測(cè)量；
10.也可用于金屬導(dǎo)體之外的絕緣物體（如大理石、塑料、砂輪、玻璃、陶瓷等）的振動(dòng)、位移測(cè)量。
