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电容式传感器(温度传感器有哪几种类型)

电容式传感器(温度传感器有哪几种类型)

今天给各位分享电容式传感器的知识,其中也会对温度传感器有哪几种类型进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!

电容式传感器有哪几类

一、根据电容式传感器的工作原理,分为三种类型:

1、变极板间距的变极距型

变极板间距型电容式传感器的特点:电容量与极板间距成反比。主要用于测量位移量。

2、变极板覆盖面积的变面积型

变极板覆盖面积型电容传感器的特点:电容量与面积改变量成正比。主要用于合测量线位移和角位移。

3、变介质介电常数的变介质型

变介袭质型电容传感器的特点:利用不同介质的介电常数各不相同,通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测,并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。

主要用于介质的介电常数发生改变的场合。

二、按测量原理分类

根据测量原理不同,电容式传感器分为变面积型传感器、变极距型传感器、变介质型传感器。

1、面积变化型一般用于测量角位zhidao移或较大的线位移。

2、极距变化型一般用来测量微小的极距变化。

3、介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。

优点

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。

电容式传感器原理

电容位移传感器原理

capaNCDT电容式位移传感器基于平板电容原理。电容的两极分别是传感器和与之相对的被测物体。如果有稳定交流电通过传感器,输出交流电的电压会与传感器到被测物体之间的距离成正比关系,从而可以通过测量电压的变化得到距离信息。

常见的有变截距型,便面积型,变介电常数型。

但是用于位移测量的通常是采用变截距原理的。也就是用被测物体(需要具有导电性)作为电容的一个极板,用传感器作为电容的另外一个极板。会影响这个电容电容值的因素就是距离,正对面积和间隙介质。如果想用电容传感器测位移,就要确保后两者不会变化。

电容位移传感器是一种非接触电容式原理的精密测量仪器,具有一般非接触式仪器所共有的无磨擦、无损磨特点外,还具有信噪比大,灵敏度高,零漂小,频响宽,非线性小,精度稳定性好,抗电磁干扰能力强和使用操作方便等优点。

实际应用当中,源于独特的磁屏蔽环设计,德国米铱的电容式传感器可以实现近乎完美的线性测量。但是,电容传感器要求探头到被测物体之间的电介质必须均匀恒定。测量系统对于测量范围内的电介质变化非常敏感。德国米铱的电容式位移传感器也可以用于绝缘体的测量,源于这些绝缘体会改变测量间隙内的介电常数。通过后续电路的调整,即使测量绝缘体,也可以得到几乎线性的信号输出。源于电磁转化过程,电容传感器可以测量所有金属。电容测量系统主要测量平板电阻的阻抗值,阻抗值与探头到被测物体之间的距离成正比。

传统电容式传感器,会从电极侧面散发磁力线。这中磁场会导致错误的测量结果。德国米铱的电容式传感器带有一个接地屏蔽环,可以有效减少侧面磁场和边界效应,从而得到更加准确的测量结果。从接地屏蔽环发出的磁力线不会影响测量结果。

高精度测量

电容式测量原理是几种精度最高的测量原理之一。但是问题是,如此微小的测量距离会导致测量信号变化同样微小。也就是说,在探头和被测物体之间仅有很少量的电子可以用来显示距离的变化。这意味着,如果有很小的漏电流或寄生电流流过探头到控制器的电路,也会影响测量结果的准确性。因此,探头到控制器之间的电缆需要特殊的双屏蔽电缆。这种特殊的,全封闭的RF电缆保证了高信号质量。双屏蔽电缆与接地磁屏蔽技术的使用,使高精度测量成为可能。

由于环境温度的改变,导致的被测物体导电性变化,对测量结果没有影响。电容式测量原理使传感器甚至可以在波动的温度环境下使用。德国米铱的电容传感器探头拥有非常复杂的内部结构。作为平板电容,可以根据客户的不同要求,将传感器安装在不同机械结构上。

德国米铱的capaNCDT电容式传感器是世界上最精确的位移传感器之一。分辨率可以达到纳米级别。

米铱的电容式传感器可以在更换探头时,无需重新校准。这无疑大大方便了客户。这使得不同量程的电容传感器和控制器可以简便的更换,而无需重新校准。更换一支传感器的时间仅仅为数秒,这比起市场上绝大部分传感器来说,是个巨大的优势。德国米铱还允许被测物体的非接触接地。如果同时使用两通道测量,例如厚度测量,必须同步两个通道的测量结果。被测物体则必须接地。对于capaNCDT系列测量系统,接地的工作由控制器完成。而该过程是自动完成的。

电容式测量原理特性:

采用电容式测量原理,需要洁净和干燥的环境,否则传感器探头和被测物体之间的物质介电常数的变化会影响测量结果。我们也推荐任何时候,都尽量缩短探头到控制器之间的电缆长度。对于标准设备,配备前置放大器,电缆长度设定为1m,(根据不同的模块选择,最长能到3m)。如果配备外置放大器,探头到控制器之间的电缆长度可以达到20m。

电容位移传感器一般用于需要很高精度的应用环境。他们被用于测量振动,振荡,膨胀,位移,挠度和形变等等测量任务。因此,电容式位移传感器经常被用作质量保证。

最新型的电容位移,分辨率可以达到纳米级别。源于超强的温度稳定性,在剧烈的温度波动情况下,电容式传感器是理想的选择。

应用案例:刹车盘检测

电容位移传感器的一个典型案例是测量刹车盘在受力的情况下的形变。为了得到更加接近真实刹车情况下的测量结果,刹车盘必须在极端情况下进行测试。

刹车盘以2,000rpm的速度旋转,温度高达 600°C。只有具备高测量速度或者截止频率的测量手段,才可以不被由于高温导致的,被测物体磁性和导电性能的变化所影响。传感器探头还要提供特别高的分辨率,因为刹车盘受力引起的形变低于100μm。而德国米铱提供的电容式位移传感器几乎满足所有该应用的需求,是理想的选择。

电容式传感器和电感式传感器相比,有哪些优缺点

电容式传感器可以分为变间距,变面积和变介质类型。总的来讲,可以用于更多被测材质。

电感式传感器只能用于金属被测物体。

电容传感器需要确保被测环境没有污染,如灰尘,油污和水,应为这些因素会改变介电常数,从而改变测量结果。而电感式传感器对上述因素无感,可以放心用。

另外电容传感器精度相对也高一些,但是测量频率可能会稍低。他们两种传感器都有.电感式传感器的只检测金属元件,但电容的传感器检测塑料和金属两种元件。范围稍微广泛一些。电容式传感器元件做的比较小电感式传感器。

电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移,压力,流量,振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。

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