TURCK電容式傳感器由上下電極、絕緣體和襯底構成。當薄膜受壓力作用時(shí),薄膜會(huì )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(xiàn)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(jìn)行非線(xiàn)性補償。
TURCK電容式傳感器的技術(shù)原理:
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(jìn)行工作的,電容器由兩個(gè)絕緣的同軸圓柱極板內電極和外電極組成,在兩筒之間充以介電常數為e的電解質(zhì)時(shí),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(cháng)度;D為外筒電極的直徑;d為內筒電極的直徑;e為中間介質(zhì)的電介常數。在實(shí)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,結構簡(jiǎn)單和靈敏度高,價(jià)格便宜等特點(diǎn)的原因之一。
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(diǎn):
(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極板間靜電引力極小(約幾個(gè)10-5 N),因此所需輸入能量極小,所以特別適宜用來(lái)解決輸入能量低的測量問(wèn)題,例如測量極低的壓力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很靈敏,分辨力非常高,能感受0.001μm甚至更小的位移。
(2)溫度穩定性好。傳感器的電容值一般與電極材料無(wú)關(guān),有利于選擇溫度系數低的材料,又因本身發(fā)熱極小,對穩定性影響甚微。
(3)結構簡(jiǎn)單,適應性強,待測體是導體或半導體均可,可在惡劣環(huán)境中工作。電容式傳感器結構簡(jiǎn)單,易于制造,可做得非常小巧,以實(shí)現某些特殊的測量;能工作在高低溫、強輻射及強磁場(chǎng)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(dòng)態(tài)響應好。由于極板間的靜電引力很小,可動(dòng)部分做得很小很薄,因此其固有頻率很高,動(dòng)態(tài)響應時(shí)間短,能在幾兆赫的頻率下工作,特別適合動(dòng)態(tài)測量,如測量振動(dòng)、瞬時(shí)壓力等。
(5)可以實(shí)現非接觸測量,具有平均效應。例如非接觸測量回轉軸的振動(dòng)或偏心、小型滾珠軸承的徑向間隙等。當采用非接觸測量時(shí),電容式傳感器具有平均效應,可以減小工作表面粗糙等對測量的影響。