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電容式位移傳感器尤其適合緩慢變化或微小量的測量,一般來說采用電容式傳感器進行檢測比較適宜。電容式位移傳感器的這些性能必然促使其應用范圍越來越廣泛。主要用于解決壓電微位移、振動臺,電子顯微鏡微調(diào),天文望遠鏡鏡片微調(diào),精密微位移測量等測量問題。能工作在高低溫、強輻射及強磁場等惡劣的環(huán)境中,也能對帶有磁性的工件進行測量。
優(yōu)點:具有一般非接觸式儀器所共有的無磨擦、無損磨和無惰性特點外,還具有信噪比大,靈敏度高,零漂小,頻響寬,非線性小,精度穩(wěn)定性好,抗電磁干擾能力強和使用操作方便等優(yōu)點。
變極距型電容傳感器
變極距型電容傳感器分為可動極板,一般稱為動片和固定極板,當動片因被測量變化引起移動時,就改變了兩極板間的距離d,從而使電容量發(fā)生變化。設初始極距為d,則
若電容器極板距離由初始值d縮小Δd不是線性關系。但是,若時。則式可以簡化為
此時,C與Δd近似為線性關系,所以變極距型電容式傳感器只有在Δd/d很小時,才有近似的線性關系,一般位移應小于間距的1/10。
在實際應用中,為了改善非線性、提高靈敏度和減少外界干擾的影響,電容傳感器常做成差動形式。
電容上的任何壓力差導致隔膜在壓力的方向上彎曲。傳感膜片是精密制造的彈簧元件,其位移是所施加力的可預測函數(shù)。在這種情況下施加的力只能是根據(jù)標準的方程式F = PA作用在隔膜表面區(qū)域上的壓差的函數(shù)。
在這種情況下,我們有兩個由兩個流體壓力相互作用引起的力,所以我們方程可以重寫,以描述作為壓差(P1 - P2)和膜片面積函數(shù)的合力:F = (P1 - P2)A。由于隔膜面積是恒定的,并且力可預測地與隔膜位移有關,所以可以計算差壓是準確地測量隔膜的位移。動極板相對于定極板移動時,機械位移量轉變?yōu)殡娙葜档淖兓?,通過電路轉化得到電信號的相應變化量。