电容传感器的应用:电容传感器的应用有哪些?

2021/10/30 04:55 · 传感器知识资讯 ·  · 电容传感器的应用:电容传感器的应用有哪些?已关闭评论
摘要:

电容传感器的应用:电容传感器的应用有哪些?面积型可用来测量位移(较大位移),极距型传感器可用来测量微小位移,介质型传感器可用来鉴别材质。介质型传感器可检测玉米含水量。1、ZCS1100型精密电容位移传感器。本传感器可以在线检测压电微位移、振动台,电子显微镜微调,天文望远镜镜片微调,精密微位移测量等。该传感器是一个单一的通道,高性能线性位移测量系统,创新的电容位移

电容传感器的应用:电容传感器的应用有哪些?  第1张

电容传感器的应用:电容传感器的应用有哪些?

面积型可用来测量位移(较大位移),极距型传感器可用来测量微小位移,介质型传感器可用来鉴别材质。介质型传感器可检测玉米含水量。
1、 ZCS1100型精密电容位移传感器。本传感器可以在线检测压电微位移、振动台,电子显微镜微调,天文望远镜镜片微调,精密微位移测量等。该传感器是一个单一的通道,高性能线性位移测量系统,创新的电容位移测量技术,提供了纳米测量能力,成本低,适合测量任何导电目标。
2、FWS-CⅡ型在线电容式水分检测传感器。在线检测各种工作机械的液压、润滑系统介质的含水率,特别是外部水容易渗入机械内部的轧钢机、造纸机、汽轮 机、船舶机械。 监视循环油系统是否存在泄漏,如水冷却器等。 监视工作机械的密封元件是否损坏,引起外部水渗入。 监视环境空气湿度对润滑液压系统油品品质和含水率的影响。,从而精确测定润滑油质量,预测设备故障,是设备润滑油管理中的关键部件。本传感器采用螺纹连接,体积小,重量轻,结构可靠,测量精度高,工作稳定,具有较强的抗电磁干扰性能。封闭型不锈钢制外壳具有很好的防水防尘性能。可直接安装于工厂现场液压润滑管道上。是理想的在线水分检测传感器。
该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连,在线、连续、实时的检测各种低水分油品的含水率。直接显示,远程控制和报警。实现数据存储,积算、传输和控制功能。普遍应用于大中型机械联动机组的液压、润滑循环系统 例如:高线轧机和板带轧机润滑油系统、板带轧机和棒线轧机液压传动系统、汽轮发电机组润滑系统、造纸机组润滑系统、船舶机械润滑系统、燃料油库。粘度计,污染度,湿度计电容式传感器。
3、 FW-C1型电容式润滑油实时在线监测传感器。本传感器可以在线准确测定润滑油的污染程度,包括氧化程度、含水量和其它机械化学杂质污染度,从而精确测定润滑油质量,判定是否需要更换润滑油,即可节约油料,又能预测设备故障,是设备润滑油管理中改变传统的按期换油,实现按质换油的关键部件。本传感器采用螺纹连接,体积小,重量轻,结构可靠,是理想的在线润滑油检测传感器,可普遍应用于各类大型动力机械,轴承,齿轮箱,泵机和汽轮机的润滑油检测质量实时检测中。该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连,实现数据存储,积算、传输和控制功能。

面积型可用来测量位移(较大位移),极距型传感器可用来测量微小位移,介质型传感器可用来鉴别材质。介质型传感器可检测玉米含水量。

电容传感器的应用:电容式传感器

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电容式传感器
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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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语音
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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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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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。
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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45
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
电容传感器的应用:电容传感器的应用有哪些?  第2张

电容传感器的应用:电容式传感器有哪些_电容式传感器的应用场合

  电容式传感器有哪些
  电容式传感器可分为3类,即极距变化型、面积变化型和介质变化型电容传感器。
  1 变极距型电容传感器
  以平行板电容器为例,上极板固定不动,下极板为动极板,设初始时两极板距离为d0。当距离减小Δd时,则电容相应增大,电容的相对变化为
  可见,电容的相对变化与位移之间为非线性关系。在误差允许的范围内,通过略去高次项可得近似的线性关系,即电容式传感器的静态灵敏度为。如果只考虑二次非线性项,忽略其他更高次项,可得非线性误差为:
  非线性误差随着极距减小而增大,通常极距变化范围为Δd/d0≈0.1,因此,此类电容传感器仅适用于较小位移的测量(0.01 μm~1 mm)。
  为了提高灵敏度和减小非线性误差,同时克服外界条件如电源电压、环境温度变化的影响,实际应用中常采用差动式的电容传感器。差动电容器总电容变化为:
  所以电容式传感器做成差动式结构后,在同样的位移相对变化时,非线性误差大大降低,而灵敏度比单极距电容传感器提高了一倍。
  2 变面积型电容传感器
  以平行板电容器为例的变面积型电容传感器,当上极板移动时,两极板间的相对覆盖面积发生变化,从而引起电容的变化。这样的传感器可以用于位移测量。根据应用要求,有平行板型极板、圆筒型极板和锯齿型极板等,这类传感器具有较好的线性特性。
  当动极板发生线位移后,相对应的电容变化为,其中K为灵敏度,其输出与输入成线性关系,灵敏度是常数。但是平行板型结构对极距变化特别敏感,测量精度会受影响,而圆筒形结构受极板径向变化的影响很小,成为实际中最常采用的结构。当动筒移动后,两筒重叠长度发生变化时,电容变化为:其中K为灵敏度。
  3 变介质型电容传感器
  变介质型电容传感器是在电容器两极板间插入不同介质导致电容变化,利用这种原理制作的传感器常被用来测量液体的液位(即电容式液位传感器)和材料的厚度等。
  同轴圆柱形电容器的初始电容为。测量时,电容器的介质一部分是被测液位的液体,一部分是空气。C1为液体高度为hx时形成的电容,C2是空气高度h-hx形成的电容,由于C1和C2可以等效看成并联的两电容器,所以总电容为:
  可知,电容理论上与液面高度成线性关系,只要测出电容的大小,就可得到液位高度。
  另一种测量介质介电常数变化的电容式传感器结构和平行板电容器类似,当有一厚度未知,但相对介电常数已知的介质通过极板间隙时,可以通过电容的改变得到介质厚度。

  电容式传感器的应用场合
  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。

电容传感器的应用:电容传感器的应用有哪些?  第3张

电容传感器的应用:电容式传感器的应用实例ppt课件

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