1.电容传感器是什么
电容传感器是能够通过将被测量的机械量,例如位移、压力等转变成电容量的一种传感器,能够能很好地适应工业生产过程中的高温、高辐射和强烈震动等恶劣的条件,已广泛的应用于各种情况下的自动控制系统中。
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2.电容传感器的种类
(1)电容传感器按传感器类型分:触摸传感器:包括显示器件和输入器件。运动传感器:包括加速度计、陀螺仪和磁传感器。位置传感器:包括位移传感器和接近传感器。其他传感器:包括压力传感器、位移传感器、液位传感器。
(2)电容传感器按原理分:
电容式传感器一般由两个平行电极构成,在其两个电极之间以空气作为介质,在不考虑边缘效应的前提下,其电容可表示为C=εS/d,其中,ε表示两电极间
介质(即空气)的介电常数,S表示两电极之间相互覆盖的面积,d表示两电极间的距离,电容受这三个参数影响,任意一参数的改变就会使得电容得以改变。
因此,电容传感器按原理分可分为介质变化型(ε的变化因此C的变化)、面积变化型(S的变化因此C的变化)和极距变化型(d的变化因此C的变化)三种。
3.电容传感器的特点
(1)高阻抗、小功率,因而所需的输入力很小,输入能量也很低。
电容式传感器因带电极板间静电引力极小(约几个10-5N),因此所需输入能量极小,所以特别适宜用来解决输入能量低的测量问题,例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨力非常髙,能感受0.001μm甚至更小的位移。
(2)温度稳定性好。
传感器的电容值一般与电极材料无关,有利于选择温度系数低的材料, 又因本身发热极小,对稳定性影响甚微。
(3)结构简单,适应性强,待测体是导体或半导体均可,可在恶劣环境中工作。
电容式传感器结构简单,易于制造,可做得非常小巧,以实现某些特殊的测量;能工作在高低温、强辐射及强磁场等恶劣的环境中,也能对带有磁性的工件进行测量。
(4)动态响应好。
由于极板间的静电引力很小,可动部分做得很小很薄,因此其固有频率很高,动态响应时间短,能在几兆赫的频率下工作,特别适合动态测量,如测量振动、瞬时压力等。
(5)可以实现非接触测量,具有平均效应。
例如非接触测量回转轴的振动或偏心、小型滚珠轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应,可以减小工作表面粗糙等对测量的影响。
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