電容式傳感器的特點是什么?有哪些應(yīng)用?
70年代末以來,隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了與微型測量儀表封裝在一起的電容式傳感器。這種新型的傳感器能使分布電容的影響大為減小,使其固有的缺點得到克服。電容式傳感器是一種用途極廣,很有發(fā)展?jié)摿Φ膫鞲衅?。典型的電容式傳感器由上下電極、絕緣體和襯底構(gòu)成。當(dāng)薄膜受壓力作用時,薄膜會發(fā)生一定的變形,因此,上下電極之間的距離發(fā)生一定的變化,從而使電容發(fā)生變化。但電容式壓力傳感器的電容與上下電極之間的距離的關(guān)系是非線性關(guān)系,因此,要用具有補償功能的測量電路對輸出電容進行非線性補償。
電容傳感器結(jié)構(gòu)簡單,適應(yīng)性強 ;電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡單,易于制造,精度高;可以做得很小,以實現(xiàn)某些特殊的測量,電容式傳感器一般用金屬作電極,以無機材料作絕緣支承,因此可工作在高低溫、強輻射及強磁場等惡劣的環(huán)境中,能承受很大的溫度變化,承受高壓力、高沖擊、過載等;能測超高壓和低壓差。
電容傳感器動態(tài)響應(yīng)好,電容式傳感器由于極板間的靜電引力很小,需要的作用能量極小,可動部分可以做得小而薄,質(zhì)量輕,因此固有頻率高,動態(tài)響應(yīng)時間短,能在幾兆赫的頻率下工作,特適合于動態(tài)測量;可以用較高頻率供電,因此系統(tǒng)工作頻率高。它可用于測量高速變化的參數(shù),如振動等。
電容傳感器分辨率高,由于傳感器的帶電極板間的引力極小,需要輸入能量低,所以特別適合于用來解決輸入能量低的問題,如測量極小的壓力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很靈敏,分辨力非常高,能感受0.001μm ,甚至更小的位移。
電容傳感器溫度穩(wěn)定性好,電容式傳感器的電容值一般與電極材料無關(guān),有利于選擇溫度系數(shù)低的材料,又由于本身發(fā)熱極小,因此影響穩(wěn)定性也極微小。
電容傳感器可實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應(yīng) 如回轉(zhuǎn)軸的振動或偏心、小型滾珠軸承的徑向間隙等,采用非接觸測量時,電容式傳感器具有平均效應(yīng),可以減小工件表面粗糙度等對測量的影響。
電容式傳感器作為一種重要的工業(yè)傳感器技術(shù),被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)制造過程中。
工業(yè)自動化控制
電容式傳感器在工業(yè)自動化控制中發(fā)揮著重要作用。它可以用于檢測和監(jiān)測生產(chǎn)線上的物體位置、運動狀態(tài)和精確度。通過實時采集數(shù)據(jù)并反饋給控制系統(tǒng),電容式傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)精確的物體定位、速度控制和運動軌跡規(guī)劃,提高生產(chǎn)線的效率和質(zhì)量。
液位監(jiān)測和控制
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,液體的準(zhǔn)確控制和監(jiān)測是至關(guān)重要的。電容式傳感器可以用于檢測和測量液體的容量、高度和流速等參數(shù)。它可以實時監(jiān)測液體的變化,并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中進行精確的液位控制和調(diào)節(jié),確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性。
密封性檢測
在許多工業(yè)制造領(lǐng)域,密封性是一個重要的要求。電容式傳感器可以用于檢測和評估產(chǎn)品的密封性能。通過測量電容的變化,傳感器可以快速、準(zhǔn)確地檢測出產(chǎn)品的密封程度,幫助生產(chǎn)過程中實施質(zhì)量控制和改進措施,提高產(chǎn)品的可靠性和耐用性。
振動監(jiān)測和預(yù)測維護
振動是許多工業(yè)設(shè)備故障的早期指標(biāo)。電容式傳感器可以用于監(jiān)測和分析設(shè)備的振動情況。通過實時采集振動數(shù)據(jù),并結(jié)合數(shù)據(jù)分析和故障診斷算法,可以實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和預(yù)測維護。這有助于提前發(fā)現(xiàn)潛在故障,并采取相應(yīng)的維修措施,避免生產(chǎn)中斷和損失。
電容式傳感器在工業(yè)生產(chǎn)制造中具有廣泛的領(lǐng)域和巨大的效益。它在工業(yè)自動化控制、生產(chǎn)、檢測、制造各方面應(yīng)用。