電容式傳感器的類型與結(jié)構(gòu)形式及特性

1、電容器傳感器的三種基本結(jié)構(gòu)形式。它們又可按位移的形式分為線位移和角位移兩種每一種又依據(jù)傳感器權(quán)板形狀分成平板和圓形或圓柱(圓筒)形，雖然還有球面形和鋸齒形等其他的形狀、但一般很少用，故表中未列出。其中差動式傳感器一般優(yōu)于單組(單邊)式傳感器。它靈敏度高、線性范圍寬、穩(wěn)定性高。1變極匝型電容式傳感器變極距型電容式傳感器用一個固定極扳和一個可動極板構(gòu)成：可動極板由被測金屬平面充當(dāng)。當(dāng)電容式傳感器極板間距因被測量變化而變化時電容變化量為極距是

2、時的初始電容量。極板間距的變化不是線性關(guān)系說明該類型電容式傳感器存在著原理性非線性誤差即量程遠(yuǎn)小于兩極板問的初始距離)時，可以認(rèn)為么是線性關(guān)系，因此，這種類型的傳感器一般用來測量微小的位移變化量。但在極板間距過小時，電極表面的平面度對靈敏應(yīng)有影響，同時還容易引起電容器擊穿，因此極板間距不能無限小。改善的辦法是在極板間增放一片云母片或塑料膜。云母的相對介電系數(shù)為空氣的7倍其擊穿電壓不小于l0的3次方kv／mm，而空氣的擊穿電壓僅為3kvm

3、m，即使厚度為0.01mm的云母片，它的擊穿電壓也術(shù)小于10kv／mm。因此，放置云母片后，極板之間的起始距離卸可以大大減小。只要云母片選得恰當(dāng)，就能獲得較好的線性關(guān)系。一般電容式傳感器的起始電容約為20PF一30pF之間，極板間距在25um一200um左右最大位移應(yīng)該大于間距的110.實際使用中，為改善非線性，提高靈敏度及克服某些外界條件如電源電比、環(huán)境溫度變化的影響等、常常采用茲動式結(jié)構(gòu)，在未開始測量的初始狀態(tài)時，將可動極板調(diào)整友中

4、間位置，位兩邊電容相等；測員時。中間極板跟隨被測對象上下移動，就會引起上下兩部分的電容量上增下減或上減下增，所以兩邊電容的控值這樣提高了靈敏廢，問時在零點附近作的線性度也得到了改善.需要指出，圓柱形極板小能制成交權(quán)距利位移傳感器。2變面積(s)型電容式傳感器變四積型電容式傳感器中平板形結(jié)構(gòu)對圾距變化特別敏感，測量精度受到影響，而圓柱形結(jié)構(gòu)受權(quán)板徑向變化的影響很小v成為實際應(yīng)用中最常來只結(jié)構(gòu)其干線位移單組式的電容量在忽略邊緣效應(yīng)時為電容傳

5、感器的電容變化與線位移成正比。3變介電常數(shù)(e)型電容式傳感器變介電常數(shù)(c)型電容式傳感器大多用來測量電介質(zhì)的厚度、液位、還可根據(jù)極間介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度、濕度改變而改變來測量介質(zhì)材料的溫度、濕度等。若忽略邊緣故應(yīng)，表5—l中單組式平板形線位移傳感器的電容量與介質(zhì)線位移的關(guān)系為固定極板的長度和寬度及被測物進(jìn)入兩極板間的長度。由此可見，電容量與線位移呈線性關(guān)系。厚度傳感器中的電容量與厚度的關(guān)系為式中的符號含義與式相同。由此可見，電容量與