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IFM電容式傳感器優(yōu)缺點

時間:2016-12-16閱讀:1037
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IFM電容式傳感器優(yōu)缺點
IFM電容式傳感器也常常被人們稱為電容式物位計,電容式物位計的電容檢測元件是根據(jù)圓筒形電容器原理進(jìn)行工作的,電容器由兩個絕緣的同軸圓柱板內(nèi)電和外電組成,在兩筒之間充以介電常數(shù)為e的電解質(zhì)時,兩圓筒間的電容量為C=2∏eL/lnD/d,式中L為兩筒相互重合部分的長度;D為外筒電的直徑;d為內(nèi)筒電的直徑;e為中間介質(zhì)的電介常數(shù)。在實際測量中D、d、e是基本不變的,故測得C即可知道液位的高低,這也是電容式傳感器具有使用方便,結(jié)構(gòu)簡單和靈敏度高,價格便宜等特點的原因之一。IFM電容式傳感器與電阻式、電感式等傳感器相比有如下一些優(yōu)點:
(1)高阻抗、小功率,因而所需的輸入力很小,輸人能量也很低。電容式傳感器因帶電板 間靜電引力小(約幾個10-5 N),因此所需輸入能量小,所以特別適宜用來解決輸入能量低的 測量問題,例如測量低的壓力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很靈敏,分辨力非常髙,能 感受0.001μm甚至更小的位移。
(2)溫度穩(wěn)定性好。傳感器的電容值一般與電材料無關(guān),有利于選擇溫度系數(shù)低的材料, 又因本身發(fā)熱小,對穩(wěn)定性影響甚微。
(3)結(jié)構(gòu)簡單,適應(yīng)性強(qiáng),待測體是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可,可在惡劣環(huán)境中工作。電容式傳感 器結(jié)構(gòu)簡單,易于制造,可做得非常小巧,以實現(xiàn)某些特殊的測量;能工作在高低溫、強(qiáng)輻射及強(qiáng) 磁場等惡劣的環(huán)境中,也能對帶有磁性的工件進(jìn)行測量。
(4)動態(tài)響應(yīng)好。由于板間的靜電引力很小,可動部分做得很小很薄,因此其固有頻率很 高,動態(tài)響應(yīng)時間短,能在幾兆赫的頻率下工作,特別適合動態(tài)測量,如測量振動、瞬時壓力等。
(5)可以實現(xiàn)非接觸測量,具有平均效應(yīng)。例如非接觸測量回轉(zhuǎn)軸的振動或偏心、小型滾珠 軸承的徑向間隙等。當(dāng)采用非接觸測量時,電容式傳感器具有平均效應(yīng),可以減小工作表面粗糙 等對測量的影響。
IFM電容式傳感器優(yōu)缺點
ifm電容式傳感器存在的不足之如下:
(1)輸出阻抗高,負(fù)載能力差。
(2)寄生電容影響大。
電容式傳感器的初始電容量很小,而傳感器的引線電纜電容(lm~2m導(dǎo)線可達(dá)800 pF)、測 量電路的雜散電容以及傳感器板與其周圍導(dǎo)體構(gòu)成的電容等“寄生電容"卻較大,這一方面降 低了傳感器的靈敏度;另一方面這些電容(如電纜電容)常常是隨機(jī)變化的,將使傳感器工作不穩(wěn) 定,影響測量精度,其變化量甚至超過被測量引起的電容變化量,致使傳感器無法工作。因此對 電纜的選擇、安裝、接法都要有要求。
為減小電纜分布電容影響,可將電子線 路的前級裝在離傳感器敏感部分很近的地 方,或采用所謂“雙層屏蔽等電位傳輸技術(shù)",
又稱“驅(qū)動電纜"技術(shù)。這種方法的基本思路 是:連接電纜采用內(nèi)外雙層屏蔽,使內(nèi)屏蔽層 與被屏蔽的導(dǎo)線電位相同,因而兩者之間沒 有容性電流存在,這樣使引線與內(nèi)屏蔽之間 的電纜電容不起作用,外屏蔽仍被接地而對 外界電場起屏蔽作用,其原理如圖5 - 15所 示。外屏蔽接地后,對地之間電容將成為1:1放大器的負(fù)載,它也與電容式傳感器的電 容無關(guān)。這樣無論電纜形狀和位置如何變化,都不會對傳感器的工作產(chǎn)生影響。
驅(qū)動電纜原理圖
驅(qū)動電纜原理圖
實驗證明:采用驅(qū)動電纜技術(shù),即使電容式傳感器電容較小,在傳輸電纜長達(dá)10 m時,傳感 器仍能很好地工作。
兩點注意:
工作頻率等于或接近諧振頻率時,諧振頻率破壞了電容的正常作用。因此,工作頻率應(yīng)該先擇低于諧振頻率。
電容式傳感器的有效電容除與位移有關(guān)外,還與角頻率有關(guān)。因此,在實際應(yīng)用時必須與標(biāo)定的條件(ω)相同。

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