XECRO電容式傳感器 IHT30N15APC55/A2S

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Name :   鍾啟鵬

球球 : 

電容式傳(chuan) 感器是以各種類型的電容器作為(wei) 傳(chuan) 感元件，將被測物理量或機械量轉換成為(wei) 電容量變化的一種轉換裝置，實際上就是一個(ge) 具有可變參數的電容器。電容式傳(chuan) 感器廣泛用於(yu) 位移、角度、振動、速度、壓力、成分分析、介質特性等方麵的測量。較常用的是平行板型電容器或圓筒型電容器。

70年代末以來，隨著集成電路技術的發展,出現了與(yu) 微型測量儀(yi) 表封裝在一起的電容式傳(chuan) 感器。這種新型的傳(chuan) 感器能使分布電容的影響大為(wei) 減小，使其固有的缺點得到克服。電容式傳(chuan) 感器是一種用途極廣，很有發展潛力的傳(chuan) 感器。

典型的電容式傳(chuan) 感器由上下電極、絕緣體(ti) 和襯底構成。當薄膜受壓力作用時，薄膜會(hui) 發生一定的變形，因此，上下電極之間的距離發生一定的變化，從(cong) 而使電容發生變化。但電容式壓力傳(chuan) 感器的電容與(yu) 上下電極之間的距離的關(guan) 係是非線性關(guan) 係，因此，要用具有補償(chang) 功能的測量電路對輸出電容進行非線性補償(chang) 。

電容式傳(chuan) 感器也常常被人們(men) 稱為(wei) 電容式物位計，電容式物位計的電容檢測元件是根據圓筒形電容器原理進行工作的，電容器由兩(liang) 個(ge) 絕緣的同軸圓柱極板內(nei) 電極和外電極組成，在兩(liang) 筒之間充以介電常數為(wei) ε的電解質時，兩(liang) 圓筒間的電容量為(wei)

式中L為(wei) 兩(liang) 筒相互重合部分的長度；D為(wei) 外筒電極的直徑；d為(wei) 內(nei) 筒電極的直徑；e為(wei) 中間介質的電介常數。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(chuan) 感器具有使用方便，結構簡單和靈敏度高，價(jia) 格便宜等特點的原因之一。

電容式傳(chuan) 感器是以各種類型的電容器作為(wei) 傳(chuan) 感元件，由於(yu) 被測量變化將導致電容器電容量變化，通過測量電路，可把電容量的變化轉換為(wei) 電信號輸出。測知電信號的大小，可判斷被測量的大小。這就是電容式傳(chuan) 感器的基本工作原理。

根據傳(chuan) 感器的工作原理可把電容式傳(chuan) 感器分為(wei) 變極距型、變麵積型和變介質型三種類型。

根據傳(chuan) 感器的結構可把電容式傳(chuan) 感器分為(wei) 三種類型的結構形式。它們(men) 又可按位移的形式分為(wei) 線位移和角位移兩(liang) 種，每一種又依據傳(chuan) 感器極板形狀分成平(圓形)板形和圓柱(圓筒)形，雖然還有球麵形和鋸齒形等其他形狀，但一般很少用。其中差動式一般優(you) 於(yu) 單組(單邊)式傳(chuan) 感器，它具有靈敏度高、線性範圍寬、穩定性高等特點。

優點

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1)溫度穩定性好

電容式傳(chuan) 感器的電容值一般與(yu) 電極材料無關(guan) ，這有利於(yu) 選擇溫度係數低的材料，又因本身發熱極小，影響穩定性甚微。而電阻傳(chuan) 感器有銅損，易發熱產(chan) 生零漂。

2)結構簡單

電容式傳(chuan) 感器結構簡單，易於(yu) 製造和保證高的精度，可以做得非常小巧，以實現某些特殊的測量；能工作在高溫，強輻射及強磁場等惡劣的環境中，可以承受很大的溫度變化，承受高壓力，高衝(chong) 擊，過載等；能測量超高溫和低壓差，也能對帶磁工作進行測量。

3)動態響應好

電容式傳(chuan) 感器由於(yu) 帶電極板間的靜電引力很小(約幾個(ge) 10^(-5)N)，需要的作用能量極小，又由於(yu) 它的可動部分可以做得很小很薄，即質量很輕，因此其固有頻率很高，動態響應時間短，能在幾兆赫茲(zi) 的頻率下工作，特別適用於(yu) 動態測量。又由於(yu) 其介質損耗小可以用較高頻率供電，因此係統工作頻率高。它可用於(yu) 測量高速變化的參數。

4)可以非接觸測量且靈敏度高

可非接觸測量回轉軸的振動或偏心率、小型滾珠軸承的徑向間隙等。當采用非接觸測量時，電容式傳(chuan) 感器具有平均效應，可以減小工件表麵粗糙度等對測量的影響。

電容式傳(chuan) 感器除了上述的優(you) 點外，還因其帶電極板間的靜電引力很小，所需輸入力和輸入能量極小，因而可測極低的壓力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很靈敏，分辨力高，能感應0.01μm甚至更小的位移。由於(yu) 其空氣等介質損耗小，采用差動結構並接成電橋式時產(chan) 生的零殘極小，因此允許電路進行高倍率放大，使儀(yi) 器具有很高的靈敏度。

缺點

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①輸出阻抗高，負載能力差。

無論何種類型的電容式傳(chuan) 感器，受電極板幾何尺寸的限製，其電容量都很小，一般為(wei) 幾十到幾百皮法(pF)，因此使電容式傳(chuan) 感器的輸出阻抗很高，可達

～

Ω。由於(yu) 輸出阻抗很高，因而輸出功率小，負載能力差，易受外界幹擾影響而產(chan) 生不穩定現象，嚴(yan) 重時甚至無法工作。

②寄生電容影響大。

電容式傳(chuan) 感器的初始電容量很小，而連接傳(chuan) 感器和電子線路的引線電纜電容、電子線路的雜散電容以及電容極板與(yu) 周圍導體(ti) 構成的電容等寄生電容卻較大。寄生電容的存在不但降低了測量靈敏度，而且引起非線性輸出。由於(yu) 寄生電容是隨機變化的．因而使傳(chuan) 感器處於(yu) 不穩定的工作狀態．影響測量準確度。

應用

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電容式傳(chuan) 感器具有結構簡單、耐高溫、耐輻射、分辨率高、動態響應特性好等優(you) 點，廣泛用於(yu) 壓力、位移、加速度、厚度、振動、液位等測量中。但在使用中要注意以下幾個(ge) 方麵對測量結果的影響：①減小環境溫度、濕度變化(可能引起某些介質的介電常數或極板的幾何尺寸、相對位置發生變化)；②減小邊緣效應；③減少寄生電容；④使用屏蔽電極並接地(對敏感電極的電場起保護作用，與(yu) 外電場隔離)；⑤注意漏電阻、激勵頻率和極板支架材料的絕緣性。

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XECRO電容式傳(chuan) 感器 IHT30N15APC55/A2S

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