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     德國(guó)IFM易福門(mén)電容式傳感器的電容值一般與電極材料無(wú)關(guān)

IFM電容式傳感器是以各種類(lèi)型的電容器作為傳感元件，將被測(cè)物理量或機(jī)械量轉(zhuǎn)換成為電容變化量變化的一種轉(zhuǎn)換裝置,，實(shí)際上就是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器,。IFM電容式傳感器廣泛用于位移,、角度、振動(dòng),、速度,、壓力、成分分析,、介質(zhì)特性等方面的測(cè)量。是平行板型電容器或圓筒型電容器,。

70年代末以來(lái),，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了與微型測(cè)量?jī)x表封裝在一起的IFM電容式傳感器。這種新型的傳感器能使分布電容的影響大為減小,，使其固有的缺點(diǎn)得到克服,。IFM電容式傳感器是一種用途極廣,，很有發(fā)展?jié)摿Φ膫鞲衅鳌?/p>

典型的IFM電容式傳感器由上下電極、絕緣體和襯底構(gòu)成,。當(dāng)薄膜受壓力作用時(shí),，薄膜會(huì)發(fā)生一定的變形，因此,，上下電極之間的距離發(fā)生一定的變化，從而使電容發(fā)生變化,。但電容式壓力傳感器的電容與上下電極之間的距離的關(guān)系是非線(xiàn)性關(guān)系,，因此，要用具有補(bǔ)償功能的測(cè)量電路對(duì)輸出電容進(jìn)行非線(xiàn)性補(bǔ)償,。

IFM電容式傳感器也常常被人們稱(chēng)為電容式物位計(jì),，電容式物位計(jì)的電容檢測(cè)元件是根據(jù)圓筒形電容器原理進(jìn)行工作的，電容器由兩個(gè)絕緣的同軸圓柱極板內(nèi)電極和外電極組成,，在兩筒之間充以介電常數(shù)為ε的電解質(zhì)時(shí)，兩圓筒間的電容量為

式中L為兩筒相互重合部分的長(zhǎng)度；D為外筒電極的直徑,；d為內(nèi)筒電極的直徑,；e為中間介質(zhì)的電介常數(shù),。在實(shí)際測(cè)量中D,、d、e是基本不變的,，故測(cè)得C即可知道液位的高低,，這也是IFM電容式傳感器具有使用方便,，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和靈敏度高,，價(jià)格便宜等特點(diǎn)的原因之一。

IFM電容式傳感器是以各種類(lèi)型的電容器作為傳感元件,，由于被測(cè)量變化將導(dǎo)致電容器電容量變化，通過(guò)測(cè)量電路,，可把電容量的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出,。測(cè)知電信號(hào)的大小，可判斷被測(cè)量的大小,。這就是IFM電容式傳感器的基本工作原理。

根據(jù)傳感器的工作原理可把IFM電容式傳感器分為變極距型,、變面積型和變介質(zhì)型三種類(lèi)型,。

根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)可把IFM電容式傳感器分為三種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)形式。它們又可按位移的形式分為線(xiàn)位移和角位移兩種,，每一種又依據(jù)傳感器極板形狀分成平(圓形)板形和圓柱(圓筒)形，雖然還有球面形和鋸齒形等其他形狀,，但一般很少用,。其中差動(dòng)式一般優(yōu)于單組(單邊)式傳感器，它具有靈敏度高,、線(xiàn)性范圍寬,、穩(wěn)定性高等特點(diǎn),。

1)溫度穩(wěn)定性好

IFM電容式傳感器的電容值一般與電極材料無(wú)關(guān),，這有利于選擇溫度系數(shù)低的材料,，又因本身發(fā)熱極小,，影響穩(wěn)定性甚微,。而電阻傳感器有銅損,，易發(fā)熱產(chǎn)生零漂。

2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

IFM電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，易于制造和保證高的精度,，可以做得非常小巧，以實(shí)現(xiàn)某些特殊的測(cè)量,；能工作在高溫,，強(qiáng)輻射及強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣的環(huán)境中，可以承受很大的溫度變化,，承受高壓力,，高沖擊，過(guò)載等,；能測(cè)量超高溫和低壓差,，也能對(duì)帶磁工作進(jìn)行測(cè)量。

3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好

IFM電容式傳感器由于帶電極板間的靜電引力很小(約幾個(gè)10^(-5)N),，需要的作用能量極小，又由于它的可動(dòng)部分可以做得很小很薄,，即質(zhì)量很輕,，因此其固有頻率很高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短,，能在幾兆赫茲的頻率下工作,，特別適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量,。又由于其介質(zhì)損耗小可以用較高頻率供電,，因此系統(tǒng)工作頻率高,。它可用于測(cè)量高速變化的參數(shù)。

4)可以非接觸測(cè)量且靈敏度高

可非接觸測(cè)量回轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)或偏心率,、小型滾珠軸承的徑向間隙等,。當(dāng)采用非接觸測(cè)量時(shí)，IFM電容式傳感器具有平均效應(yīng),，可以減小工件表面粗糙度等對(duì)測(cè)量的影響。

IFM電容式傳感器除了上述的優(yōu)點(diǎn)外,，還因其帶電極板間的靜電引力很小,，所需輸入力和輸入能量極小,，因而可測(cè)極低的壓力、力和很小的加速度,、位移等,，可以做得很靈敏，分辨力高,，能感應(yīng)0.01μm甚至更小的位移,。由于其空氣等介質(zhì)損耗小,，采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)并接成電橋式時(shí)產(chǎn)生的零殘極小，因此允許電路進(jìn)行高倍率放大,，使儀器具有很高的靈敏度,。

①輸出阻抗高，負(fù)載能力差,。

無(wú)論何種類(lèi)型的IFM電容式傳感器，受電極板幾何尺寸的限制,，其電容量都很小,，一般為幾十到幾百皮法(pF)，因此使IFM電容式傳感器的輸出阻抗很高,，可達(dá) ～ Ω,。由于輸出阻抗很高，因而輸出功率小,，負(fù)載能力差，易受外界干擾影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象,，嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法工作,。

②寄生電容影響大,。

IFM電容式傳感器的初始電容量很小,，而連接傳感器和電子線(xiàn)路的引線(xiàn)電纜電容,、電子線(xiàn)路的雜散電容以及電容極板與周?chē)鷮?dǎo)體構(gòu)成的電容等寄生電容卻較大,。寄生電容的存在不但降低了測(cè)量靈敏度,，而且引起非線(xiàn)性輸出,。由于寄生電容是隨機(jī)變化的．因而使傳感器處于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)．影響測(cè)量準(zhǔn)確度。