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电容式传感器的三种基本结构形式

  • 关键词:电容式传感器,变极距型,变面积型,变介电常数型
  • 摘要:电容式传感器实际应用时,常常仅改变三参数之一以使其变化。所以电容式传感器可分为三种基本类型:变极距(变间隙)型、变面积型和变介电常数型称重传感器。

  电容式传感器实际应用时,常常仅改变三参数之一以使其变化。所以电容式传感器可分为三种基本类型:变极距(变间隙)型、变面积型和变介电常数型称重传感器。


  电容式传感器的三种基本结构形式。它们又可按位移的形式分为线位移和角位移两种每一种又依据传感器权板形状分成平板和圆形或圆柱(圆筒)形,虽然还有球面形和锯齿形等其他的形状、但一般很少用。其中差动式传感器一般优于单组(单边)式传感器。它灵敏度高、线性范围宽、稳定性高。


1.变极距式电容式传感器


  变极距式电容式传感器用一个固定极扳和一个可动极板构成:可动极板由被测金属平面充当。当电容式传感器极板间距因被测量变化而变化时,电容变化量为极距是时的初始电容量。极板间距的变化不是线性关系说明该类型电容式传感器存在着原理性非线性误差,即量程远小于两极板问的初始距离)时,可以认为么是线性关系,因此,这种类型的传感器一般用来测量微小的位移变化量。



  但在极板间距过小时,电极表面的平面度对灵敏应有影响,同时还容易引起电容器击穿,因此,极板间距不能无限小。改善的办法是在极板间增放一片云母片或塑料膜。云母的相对介电系数为空气的7倍其击穿电压不小于l0的3次方kv/mm,而空气的击穿电压仅为3kv/mm,即使厚度为0.01mm的云母片,它的击穿电压也术小于10kv/mm。因此,放置云母片后,极板之间的起始距离卸可以大大减小。只要云母片选得恰当,就能获得较好的线性关系拉绳位移传感器。


  一般电容式传感器的起始电容约为20PF-30PF之间,极板间距在25μm-200μm左右,最大位移应该大于间距的1/10。实际使用中,为改善非线性,提高灵敏度及克服某些外界条件如电源电比、环境温度变化的影响等、常常采用兹动式结构,在未开始测量的初始状态时,将可动极板调整友中间位置,位两边电容相等;测量时。中间极板跟随被测对象上下移动,就会引起上下两部分的电容量上增下减或上减下增,所以两边电容的控值这样提高了灵敏废,这时在零点附近作的线性度也得到了改善。


2.变面积(s)型电容式传感器


  变面积型电容式传感器中,平板形结构对圾距变化特别敏感,测量精度受到影响,而圆柱形结构受权板径向变化的影响很小v成为实际应用中最常来只结构,其干线位移单组式的电容量在忽略边缘效应时为电容传感器的电容变化与线位移成正比。



3.变介电常数(e)型电容式传感器


  变介电常数(c)型电容式传感器大多用来测量电介质的厚度、液位、还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量介质材料的温度、湿度等。若忽略边缘故应,单组式平板形线位移传感器的电容量与介质线位移的关系为固定极板的长度和宽度及被测物进入两极板间的长度。



  由此可见,电容量与线位移呈线性关系。厚度传感器中的电容量与厚度的关系为式中的符号含义与式相同。由此可见,电容量与厚度之间呈非线性关系。


  应该注意的是,如果电极之间的被测介质导电时,在电极表面应涂覆绝缘层,以防止电极间短路。


发布时间:2017年6月26日 11:50  人气:   审核编辑(王静)
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