德國易福門IFM電容式傳感器

原理

電容式傳感器也常常被人們稱為電容式物位計(jì),，電容式物位計(jì)的電容檢測元件是根據(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(jié)構(gòu)簡單和靈敏度高,，價(jià)格便宜等特點(diǎn)的原因之一。

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

分類

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

根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)可把電容式傳感器分為三種類型的結(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,。其中差動式一般優(yōu)于單組(單邊)式傳感器，它具有靈敏度高,、線性范圍寬,、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)

1)溫度穩(wěn)定性好

電容式傳感器的電容值一般與電極材料無關(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)生零飄。

2)結(jié)構(gòu)簡單

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

3)動態(tài)響應(yīng)好

電容式傳感器由于帶電極板間的靜電引力很小(約幾個10^(-5)N),，需要的作用能量極小,，又由于它的可動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,，特別適用于動態(tài)測量,。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,。它可用于測量高速變化的參數(shù),。

4)可以非接觸測量且靈敏度高

可非接觸測量回轉(zhuǎn)軸的振動或偏心率、小型滾珠軸承的徑向間隙等,。當(dāng)采用非接觸測量時(shí),，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測量的影響,。

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,。

詳見：德國易福門IFM電容式傳感器