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电容式传感器的工作原理和优势

作者:NB88新博客户端首页 传感器人气:

          电容传感器工作原理
  • 电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计,电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的,电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成,在两筒之间充以介电常数为e的电解质时,两圆筒间的电容量为C=2∏eL/lnD/d,式中L为两筒相互重合部分的长度;D为外筒电极的直径;d为内筒电极的直径;e为中间介质的电介常数。在实际测量中Dde是基本不变的,故测得C即可知道液位的高低,这也是电容式传感器具有使用方便,结构简单和灵敏度高,价格便宜等特点的原因之一。

    电容传感器优势

    (1)高阻抗、小功率,因而所需的输入力很小,输人能量也很低。电容式传感器因带电极板 间静电引力极小(约几个10-5 N),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,分辨力非常高,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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