電容式位移傳感器

電容位移傳感器是一種非接觸電容式原理的精密測量儀器。電容式位移傳感器的電容器極板多為金屬材料，極板間襯物多為無機(jī)材料，如空氣、玻璃、陶瓷、石英等;因此可以在高溫、低溫強(qiáng)磁場、強(qiáng)輻射下長期工作，尤其是解決高溫高壓環(huán)境下的檢測難題。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。 在國內(nèi)研究所，高等院校、工廠得到廣泛應(yīng)用，成為科研、教學(xué)和生產(chǎn)中一種不可缺少的測試儀器。

該傳感器還可與控制室中的二次儀表或控制器相連，在線、連續(xù)、實(shí)時(shí)的檢測各種數(shù)據(jù)然后直接顯示，遠(yuǎn)程控制和報(bào)警。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，積算、傳輸和控制功能。廣泛應(yīng)用于各種注塑機(jī)中。

電容傳感器是一種通過簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)低功耗、良好的動(dòng)態(tài)性能以及非接觸式測量等特點(diǎn)的傳感器。電容傳感器能有效檢測到微米級(jí)的位移變化，具有非常高的精度，應(yīng)用前景廣泛。電容式位移傳感器的電容器極板多為金屬材料，極板間襯物多為無機(jī)材料，如空氣、玻璃、陶瓷、石英等。目前主要廣泛應(yīng)用于di震災(zāi)害監(jiān)測、航空航天及工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)微小位移、液位、壓力、重力等參數(shù)的測量。

電容位移傳感器，英文名稱為capacitive type transducer，是一種將其他量的變換以電容的變化體現(xiàn)出來的儀器。位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。其主要由上下兩電極、絕緣體、襯底構(gòu)成，在壓力作用下，薄膜產(chǎn)生一定的形變，上 下級(jí)間距離發(fā)生變化，導(dǎo)致電容變化，但電容并不隨極間距離的變化而線性變化，其還需測量電路對(duì)輸出電容進(jìn)行一定的非線性補(bǔ)償。

電容位移傳感器

它通過電位器元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。磁致伸縮位移傳感器通過非接觸式的測控技術(shù)精準(zhǔn)地檢測活動(dòng)磁環(huán)的位置來測量被檢測產(chǎn)品的實(shí)際位移值的。但是，為實(shí)現(xiàn)測量位移目的而設(shè)計(jì)的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個(gè)確定關(guān)系。電位器式位移傳感器的可動(dòng)電刷與被測物體相連。

物體的位移引起電位器移動(dòng)端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動(dòng)時(shí)電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。按被測變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會(huì)引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是易磨損。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，輸出信號(hào)大，使用方便，價(jià)格低廉。

磁致伸縮位移傳感器通過非接觸式的測控技術(shù)精準(zhǔn)地檢測活動(dòng)磁環(huán)的位置來測量被檢測產(chǎn)品的實(shí)際位移值的；該傳感器的高的精度和高可靠性已被廣泛應(yīng)用于成千上萬的實(shí)際案例中。

變介電常數(shù)型電容傳感器設(shè)被測非導(dǎo)電液體的介電常數(shù)為ε1，液面高度為h，傳感器總高度為H，內(nèi)筒外徑為d，外筒內(nèi)徑為D，此時(shí)電容值為

式中，ε為空氣介電常數(shù)；C0為由傳感器的基本尺寸決定的初始電容值，。此傳感器的電容量正比于被測液位的高度h。3、調(diào)頻干擾和靜電干擾都有可能讓直線位移傳感器的電子尺的顯示數(shù)字跳動(dòng)的。

電容傳感器是將被測量（尺寸、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電容變換量的一種傳感器。它本身就是一個(gè)可變電容器，有的也與被測物體一起組成可變電容器。

知識(shí)點(diǎn)1-電容傳感器的工作原理

對(duì)于一個(gè)平板電容器，它的電容量其中ε0為真空的介電常數(shù)；ε為介質(zhì)相對(duì)于真空的介電常數(shù)；A為極板的覆蓋面積；δ為兩極板間的距離。

可見，當(dāng)電容器中的ε、δ、A發(fā)生變化，均會(huì)引起電容的變化?；谶@個(gè)原理，固定住其中兩個(gè)參數(shù)，只改變剩下一個(gè)參數(shù)，就能達(dá)到通過電容量變化觀測被測值的目的。在丈量上面位移激光傳感器要比超聲波傳感器更加靈活，它可以根據(jù)物體的多種方位進(jìn)行丈量。只需要配套測量電路，將電容的變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，即可得到被測值。根據(jù)變化參數(shù)的不同，電容傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三種。

知識(shí)點(diǎn)2-極距變化型電容傳感器

保證電容器的兩個(gè)極板間相互覆蓋面積和介質(zhì)不變，那么電容量將與極距呈非線性關(guān)系。電容的變化量：得到傳感器的靈敏度

可見極距變化型電容傳感器的靈敏度與極距的二次方成反比，極距越小，靈敏度越高，但它們是非線性關(guān)系。為了減小非線性誤差，通常測量范圍Δδ?δ0，一般規(guī)定極距變化范圍Δδ≈0.1。

實(shí)際應(yīng)用中常采用差動(dòng)型電容傳感器以穩(wěn)定傳感器性能，它的結(jié)構(gòu)與差動(dòng)型可變磁阻式傳感器相似，靈敏度是通常結(jié)構(gòu)的二倍。