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电容式传感器类型分为哪三种,电容式传感器广泛的分类测量方式?

发表时间:2022-09-30 16:58【 阅读量:-查看手机网址
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 电容式传感器使用各种类型的电容器作为传感元件,将测量的物理量或机械量转换为电容。事实上,它是一个参数可变的电容器。在使用电容技术的应用中,电容接近开关的灵敏度取决于目标物体的材料特性。金属、塑料或液体物体的材料特性会影响感应范围,从而影响电容传感器的输出检测点。电容式传感器广泛用于位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介电性能等的测量,最常用的是平行板电容器或圆柱形电容器。


 电容式传感器类型


 1、极对极电容传感器


 灵敏度s与极距的平方成反比,极距越小灵敏度越高,但极距的减小受限于电容器极板之间的击穿电压。一般δ0=0.1~1mm。电容C与极距δ呈非线性关系。为了减小非线性误差,极距的变化范围通常为Δδ/δ0≈0.01~0.1。这种电容式传感器仅适用于小位移(0.01μm至数百微米)的测量和非接触式测量。

1-2209301AQ02b.png

 在实际应用中,为了提高传感器的灵敏度,增加线性工作范围,克服外部条件(如电源电压、环境温度等)变化对测量精度的影响,差动电容传感器被经常使用。


 2、可变面积电容传感器


 由于平板传感器的活动板在极距方向有轻微的移动,会影响测量精度。因此,在一般情况下,可变面积电容传感器多被制成圆柱形。

1-2209301AH63B.png

 圆柱形电容器的电容为:


 C=2πε0εr x/ln(D/d)

 当覆盖长度x变化时,电容发生变化,其灵敏度为

 S=dC/dx=2πε0εr//ln(D/d)=常数


 面积可变电容传感器的优点是输出和输入呈线性关系,但与平板可变传感器相比灵敏度较低,适用于大角位移和线性位移的测量。


 3、可变介电电容传感器

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 图中,厚度为δ2(ε2为其介电常数)的介质在电容器内左右移动,由于电容器内介质介电常数的变化,电容发生变化。设电容极板宽度为b,介质宽度ε2大于等于b。


 当板间没有介质ε2时,

 C0=bl/(d/e1)


 可变电介质电容传感器常用于测量电介质的厚度、位移和液位。也可根据板间介质的介电常数随温度、湿度、容量的变化而变化,来测量温度、湿度、容量。