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(dòng)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(gè)固定極扳和一個(gè)可動(dòng)極板構(gòu)成：可動(dòng)極板由被測(cè)金屬平面充當(dāng)。當(dāng)電容式傳感器極板間距因被測(cè)量變化而變化時(shí)電容變化量為極距是

2、時(shí)的初始電容量。極板間距的變化不是線性關(guān)系說(shuō)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(wèn)的初始距離)時(shí)，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(lái)測(cè)量微小的位移變化量。但在極板間距過(guò)小時(shí)，電極表面的平面度對(duì)靈敏應(yīng)有影響，同時(shí)還容易引起電容器擊穿，因此極板間距不能無(wú)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(duì)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(shí)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(dòng)式結(jié)構(gòu)，在未開(kāi)始測(cè)量的初始狀態(tài)時(shí)，將可動(dòng)極板調(diào)整友中

4、間位置，位兩邊電容相等；測(cè)員時(shí)。中間極板跟隨被測(cè)對(duì)象上下移動(dòng)，就會(huì)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(wèn)時(shí)在零點(diǎn)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(duì)圾距變化特別敏感，測(cè)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(shí)際應(yīng)用中最常來(lái)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(shí)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(lái)測(cè)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(lái)測(cè)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(zhǎng)度和寬度及被測(cè)物進(jìn)入兩極板間的長(zhǎng)度。由此可見(jiàn)，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(hào)含義與式相同。由此可見(jiàn)，電容量與