电极式传感器:电容式传感器

2021/11/08 13:35 · 传感器知识资讯 ·  · 电极式传感器:电容式传感器已关闭评论
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电极式传感器:电容式传感器收藏查看我的收藏0有用+1已投票0电容式传感器语音编辑锁定讨论上传视频上传视频本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,将被测转物理量或机械量换成为电容量变化的一种转换装置,实际上就是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器广泛用于位

电极式传感器:电容式传感器

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电容式传感器
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本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目
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电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,将被测转物理量或机械量换成为电容量变化的一种转换装置,实际上就是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器广泛用于位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介质特性等方面的测量。最常用的是平行板型电容器或圆筒型电容器。
中文名
电容式传感器
外文名
capacitive type transducer
电容计算公式
εS/d
应 用
测量
发展时间
70年代末
所属学科
自动化
目录
1
简介
2
原理
3
分类
4
优点
5
缺点
6
应用
电容式传感器简介
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语音
70年代末以来,随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小,使其固有的缺点得到克服。电容式传感器是一种用途极广,很有发展潜力的传感器。典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。当薄膜受压力作用时,薄膜会发生一定的变形,因此,上下电极之间的距离发生一定的变化,从而使电容发生变化。但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系,因此,要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。
电容式传感器原理
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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ε的电解质时,两圆筒间的电容量为
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D、d、e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。电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,由于被测量变化将导致电容器电容量变化,通过测量电路,可把电容量的变化转换为电信号输出。测知电信号的大小,可判断被测量的大小。这就是电容式传感器的基本工作原理。
[1]
电容式传感器分类
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语音
根据传感器的工作原理可把电容式传感器分为变极距型、变面积型和变介质型三种类型。根据传感器的结构可把电容式传感器分为三种类型的结构形式。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极板形状分成平(圆形)板形和圆柱(圆筒)形,虽然还有球面形和锯齿形等其他形状,但一般很少用。其中差动式一般优于单组(单边)式传感器,它具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性高等特点。
[2]
电容式传感器优点
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语音
1)温度稳定性好电容式传感器的电容值一般与电极材料无关,这有利于选择温度系数低的材料,又因本身发热极小,影响稳定性甚微。而电阻传感器有铜损,易发热产生零漂。2)结构简单电容式传感器结构简单,易于制造和保证高的精度,可以做得非常小巧,以实现某些特殊的测量;能工作在高温,强辐射及强磁场等恶劣的环境中,可以承受很大的温度变化,承受高压力,高冲击,过载等;能测量超高温和低压差,也能对带磁工作进行测量。3)动态响应好电容式传感器由于带电极板间的静电引力很小(约几个10^(-5)N),需要的作用能量极小,又由于它的可动部分可以做得很小很薄,即质量很轻,因此其固有频率很高,动态响应时间短,能在几兆赫兹的频率下工作,特别适用于动态测量。又由于其介质损耗小可以用较高频率供电,因此系统工作频率高。它可用于测量高速变化的参数。4)可以非接触测量且灵敏度高可非接触测量回转轴的振动或偏心率、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,可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。电容式传感器除了上述的优点外,还因其带电极板间的静电引力很小,所需输入力和输入能量极小,因而可测极低的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨力高,能感应0.01μm甚至更小的位移。由于其空气等介质损耗小,采用差动结构并接成电桥式时产生的零残极小,因此允许电路进行高倍率放大,使仪器具有很高的灵敏度。
[3]
电容式传感器缺点
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语音
①输出阻抗高,负载能力差。无论何种类型的电容式传感器,受电极板几何尺寸的限制,其电容量都很小,一般为几十到几百皮法(pF),因此使电容式传感器的输出阻抗很高,可达

Ω。由于输出阻抗很高,因而输出功率小,负载能力差,易受外界干扰影响而产生不稳定现象,严重时甚至无法工作。②寄生电容影响大。电容式传感器的初始电容量很小,而连接传感器和电子线路的引线电缆电容、电子线路的杂散电容以及电容极板与周围导体构成的电容等寄生电容却较大。寄生电容的存在不但降低了测量灵敏度,而且引起非线性输出。由于寄生电容是随机变化的.因而使传感器处于不稳定的工作状态.影响测量准确度。
[4]
电容式传感器应用
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语音
电容式传感器具有结构简单、耐高温、耐辐射、分辨率高、动态响应特性好等优点,广泛用于压力、位移、加速度、厚度、振动、液位等测量中。但在使用中要注意以下几个方面对测量结果的影响:①减小环境温度、湿度变化(可能引起某些介质的介电常数或极板的几何尺寸、相对位置发生变化);②减小边缘效应;③减少寄生电容;④使用屏蔽电极并接地(对敏感电极的电场起保护作用,与外电场隔离);⑤注意漏电阻、激励频率和极板支架材料的绝缘性。
[5]
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电容式传感器有哪些优点?
电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,将被测转物理量或机械量换成为电容量变化的一种转换装置,实际上就是一个具有可变参数的电容器。下面,我们一起来看看电容式传感器的优点吧。电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,将被测转物理量或机械量换成为电容量变化的一种转换装...
2020-11-120
阅读50
参考资料
1.

钱爱玲,钱显毅主编;郝传永,陈丽华副主编;俞伟钧,鲍玉军参编.传感器原理与检测技术 第2版:机械工业出版社,2015.09
2.

姜香菊主编;吴蓉,范多进参编;张友鹏主审.传感器原理及应用:机械工业出版社,2015.03
3.

沈洁,谢飞主编;于玲,王欣,张益副主编.自动检测与转换技术 第2版:清华大学出版社,2015.01
4.

樊久铭,刘彦菊主编.工程力学实验=experiments in engineering mechanics:哈尔滨工业大学出版社,2015.08
5.

胡向东,唐贤伦,胡蓉编著.现代检测技术与系统=Modern Detecting Technologies and System,:机械工业出版社,2015.02

电极式传感器:电容式传感器_1

您的要求决定着巴鲁夫的产品种类。正因为如此,我们的产品同样包含专为满足高压或高温等技术要求而设计的电容式传感器。作为自粘型号,它们能特别方便、灵活地贴合所要固定的表面。凭借不锈钢、塑料或 PTFE 等外壳材料,它们能够完美应对严苛环境的考验。此外它们的工作电压范围很广,同时可提供特别紧凑的结构形式。针对温度极高或空间很小的使用环境,我们甚至可为您提供采用远程电子装置的传感器头。由此就算在极难够到的位置,它们也很容易安装和调节。由于可提供配备开关量输出、模拟量输出或IO-Link接口的放大器,所以我们的传感器可帮助您解决多种多样的应用难题。视所选的输出端而定,您可对极限填充位进行探测或者对填充位进行持续不断的探测。
特点采用不锈钢、塑料或PTFE外壳的电容式传感器最高耐受250 °C高温,180 °C环境下可承受6 bar压力,最高耐受150 bar压力 可提供传感器头搭配单独的放大器使用,支持IO-Link自粘型号,固定方便灵活电极式传感器:电容式传感器  第1张

电极式传感器:电极式液位传感器

51

Int.CI?
?
权利要求说明书
说明书
幅图
?

54
)发明名称
?
?
电极式液位传感器
?

57
)摘要
?
?
本实用新型所公开的电极式液位传感
器,它包括底部导电的防护外壳,防护外壳
上设有进水口,内部设有绝缘内芯,所述绝
缘内芯上间隔设有电极,防护外壳上连接有
电阻电路板,防护外壳的导电底部与电极通
过穿过绝缘内芯的导线与电阻电路板电连
接。本实用新型所得到的电极式液位传感
器,液位匹配电阻位于防护外壳外,在工作
时无需将浸入液体中,从而解决了以往因绝
缘性下降而导致传感器测量不准的问题,同
时使得传感器使用寿命大大加长。
?
?
电极式传感器:电容式传感器  第2张

电极式传感器:高精度电极传感器

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高精度电极传感器
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高精度电极传感器主要是用于锅炉汽包水位测量的就地仪表。其测量筒取样在测量筒内部设置水柱内置式敞口汽笼加热器,利用饱和汽加热水柱。加热器由不同传热元件构成,加热方式有内热和外热,内热既有水柱径向传热元件,又有轴向分层传热元件。加热汽水流程是:饱和汽进入加热器,放出汽化潜热所产生的凝结水,由排水管流至下降管。排水管裸露,合理选择排水管与下降管连通点的标高,可保证在6.0 MPa压力时,排水管中水位在加热器之下0.5 m,在压力低于1.0 MPa时水位才会接近加热器底部,所以,加热系统能适应锅炉变参数运行,保证全工况真实取样。高精度电极传感器内设置有伸高冷凝器,在取样系统所形成水样置换流程是:饱和汽进入伸高冷凝器,冷凝产生的大量凝结水经疏水管进入水室,再经水侧取样管流向汽包。经计算,由于冷凝器冷凝在汽侧取样管中所引起流速增加很小,其取样误差可小至忽略不计。
中文名
高精度电极传感器
外文名
High precision electrode sensor
用 于
锅炉汽包水位测量的就地仪表
利 用
饱和汽加热水柱
领 域
物理、电极
目录
1
原理
2
作用
高精度电极传感器原理
编辑
语音
如图1所示。
图1
高精度电极传感器作用
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语音
1 凝结水温度为饱和温度,可提高水柱平均温度。2 大量纯净水进入水柱,将原有部分水样压回汽包,水样为有源“活水”,实现水质自动净化。 在水侧取样管中形成连续流向汽包的高温水流,当汽包水位急速升高时从水侧取样管返回水室的水温依然接近饱和水温度,不仅可减小水位升降动态附加误差,还可有效防止锅水中脏物进入测量筒。3 锅炉运行中可以不必升降汽包水位定期进行满水和缺水保护实际传动校验。关闭水侧取样截门切断流向汽包的水流后,测量筒内水位自动上升,由于设计的冷凝水流量大,在额定工况下几分钟就可使测量筒“满水”,在“满水”过程中即完成高水位定值测量试验及其开关量信号传动校验。然后开排污门放水可使测量筒“缺水”,完成低水位定值测量试验及其开关量信号传动校验。由于高精度电极传感器测量筒采取多重措施使取样水柱温度与汽包内饱和水温度相等,测量筒内的质量水位与汽包内水位相等,电极如同在汽包内检测一样,实现了全工况全量程高精度取样与传感测量。按测量筒取样测量监控汽包0水位长期运行,在汽包壁上所形成水迹中心线与锅炉厂规定的0水位线偏低值不大于30 mm,确定测量筒取样测量值已逼近汽包内实际水位。所以可保证电接点水位计用于主表监视和停炉保护的准确性、稳定性、可信性。与传统电接点相比,高精度电极传感器测量筒内的汽、水与水柱之间热交换的热流密度大得多,即加热或冷却水柱的速度快得多,故取样水柱对压力变化的动态响应快得多,水柱相似直径又小得多,水位升降动态附加误差小。且测量筒内有稳定热源,故对取样管道长度要求宽松于旧型测量筒,有利于现场安装布置和便于维护。多重技术措施使取样水柱上下温度均匀,可减弱水位升降对电极的热冲击。取样水质好,可减轻电极污染,可减弱仪表测量电流对电极的电腐蚀,可延长电极的寿命,实现3年检修周期免排污。同时配套特有的机械柔性自密封电极专利组件,压力愈高,机械密封愈紧,密封件有良好的回弹性能,有足够的密封力保证不泄露,又可减小电极的预紧密封力,使一般女工就能安装电极。电极上仰安装,可有效防止挂水,从而实现了GJT测量筒高精度取样、高可靠性传感。
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