IFM电容式传感器与电感式传感器的特点

发布时间:2014-10-23

IFM电容式传感器与电感式传感器的特点
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IFM电容式传感器材料分金属、塑料二种。可用无接触的方式来检测任意一个物体,与只能检测金属物的电感式传感器比较,电容式传感器也可以检测非金属的材料。
IFM电感式传感器材料分金属、塑料二种。目前电感式传感器非常广泛地应用在工业领域中。与机械开关相比,电感式传感器具有的先决条件:无接触和无磨损的工作方式及高的开关频率和开关精度。此外,它们抗震荡、防止灰尘和潮湿。电感式传感器可以无接触地检测所有的金属。
IFM电容式传感器的优点是结构简单价格便宜,灵敏度高,零磁滞,真空兼容,过载能力强,动态响应特性好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等。缺点是输出有非线性,寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大,以及联接电路较复杂等。
IFM电容传感器介绍:用电测法测量非电学量时,首先必须将被测的非电学量转换为电学量而后输入之。通常把非电学量变换成电学量的元件称为变换器;根据不同非电学量的特点设计成的有关转换装置称为传感器,而被测的力学量(如位移、力、速度等)转换成电容变化的传感器称为IFM电容传感器。从能量转换的角度而言,电容变换器为无源变换器,需要将所测的力学量转换成电压或电流后进行放大和处理。力学量中的线位移、角位移、间隔、距离、厚度、拉伸、压缩、膨胀、变形等无不与长度有着密切联系的量;这些量又都是通过长度或者长度比值进行测量的量,而其测量方法的相互关系也很密切。另外,在有些条件下,这些力学量变化相当缓慢,而且变化范围极小,如果要求测量极小距离或位移时要有较高的分辨率,其他传感器很难做到实现高分辨率要求,在精密测量中所普遍使用的差动变压器传感器的分辨率仅达到1~5 μm数量级;而有一种电容测微仪,他的分辨率为0.01 μm,比前者提高了两个数量级,大量程为100±5 μm,因此他在精密小位移测量中受到青睐。
 IFM电容式传感器与电感式等传感器相比有如下一些优点:
    (1)高阻抗、小功率因而所需的输入力很小,输人能量也很低。电容式传感器因带电极板 间静电引力极小(约几个10-5 N),因此所需输入能量极小,所以特别适宜用来解决输入能量低的 测量问题,例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏分辨力非常髙,能 感受0.001μm甚至更小的位移。
    (2)温度稳定性好。传感器的电容值一般与电极材料无关,有利于选择温度系数低的材料, 又因本身发热极小,对稳定性影响甚微。
    (3)结构简单,适应性强,待测体是导体或半导体均可可在恶劣环境中工作。电容式传感 器结构简单易于制造可做得非常小巧,以实现某些特殊的测量;能工作在高低温、强辐射及强 磁场等恶劣的环境中,也能对带有磁性的工件进行测量。
    (4)动态响应好。由于极板间的静电引力很小,可动部分做得很小很薄,因此其固有频率很 高,动态响应时间短,能在几兆赫的频率下工作,特别适合动态测量,如测量振动、瞬时压力等。
    (5)可以实现非接触测量,具有平均效应。例如非接触测量回转轴的振动或偏心、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,可以减小工作表面粗糙 等对测量的影响。
    IFM电容式传感器存在的不足之处如下:
    (1)输出阻抗高,负载能力差。
    (2)寄生电容影响大。
    IFM电容式传感器的初始电容量很小而传感器的引线电缆电容(lm~2m导线可达800 pF)、测 量电路的杂散电容以及传感器极板与其周围导体构成的电容等“寄生电容”却较大,这一方面降 低了传感器的灵敏度;另一方面这些电容(如电缆电容)常常是随机变化的,将使传感器工作不稳 定,影响测量精度,其变化量甚至过被测量引起的电容变化量,致使传感器无法工作。因此对 电缆的选择、安装、接法都要有要求。
    为减小电缆分布电容影响,可将电子线 路的前级装在离传感器敏感部分很近的地 方,或采用所谓“双层屏蔽等电位传输技术”,
    又称“驱动电缆”技术。这种方法的基本思路 是:连接电缆采用内外双层屏蔽,使内屏蔽层 与被屏蔽的导线电位相同,因而两者之间没 有容性电流存在,这样使引线与内屏蔽之间 的电缆电容不起作用,外屏蔽仍被接地而对 外界电场起屏蔽作用,其原理如图5 - 15所 示。外屏蔽接地后,对地之间电容将成为1:1放大器的负载,它也与电容式传感器的电 容无关。这样无论电缆形状和位置如何变化,都不会对传感器的工作产生影响。 

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