德國Leuze勞易測電容傳感器的工作原理描述

      先帶大家了解下Leuze勞易測電容傳感器，Leuze勞易測電容傳感器是指將被測量（如尺寸、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。實(shí)際上，它本身（或和被測物體）就是一個(gè)可變電容器。

接下為大家詳細(xì)述德國Leuze勞易測電容傳感器的工作原理

       用電測法測量非電學(xué)量時(shí)，首先必須將被測的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之。通常把非電學(xué)量變換成電學(xué)量的元件稱為變換器；根據(jù)不同非電學(xué)量的特點(diǎn)設(shè)計(jì)成的有關(guān)轉(zhuǎn)換裝置稱為傳感器，而被測的力學(xué)量（如位移、力、速度等）轉(zhuǎn)換成電容變化的傳感器稱為電容傳感器。

    從能量轉(zhuǎn)換的角度而言，電容變換器為無源變換器，需要將所測的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進(jìn)行放大和處理。力學(xué)量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形等無不與長度有著密切聯(lián)系的量；這些量又都是通過長度或者長度比值進(jìn)行測量的量，而其測量方法的相互關(guān)系也很密切。另外，在有些條件下，這些力學(xué)量變化相當(dāng)緩慢，而且變化范圍極小，如果要求測量極小距離或位移時(shí)要有較高的分辨率，其他傳感器很難做到實(shí)現(xiàn)高分辨率要求，在精密測量中所普遍使用的差動(dòng)變壓器傳感器的分辨率僅達(dá)到1～5 μm數(shù)量級(jí)；而有一種電容測微儀，他的分辨率為0.01 μm，比前者提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，最大量程為100±5 μm，因此他在精密小位移測量中受到青睞。

由物理學(xué)知識(shí)可知，在忽略邊緣效應(yīng)的情況下，平板電容器的電容量為

式中，——真空的介電常數(shù)，=；

ε——極板間介質(zhì)的相對(duì)介電系數(shù)，在空氣中，ε=1；

A——極板的重合面積，m²；

δ——兩平行極板間的距離，m。

德國Leuze勞易測電容傳感器的工作原理描述

上式表明，當(dāng)被測量δ，A或ε發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容的變化。如果保持其中的兩個(gè)參數(shù)不變，僅改變另一個(gè)參數(shù)，就可以把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化，再通過配套的測量電路，將電容的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。根據(jù)電容器參數(shù)變化的特性，電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三種，其中極距變化型和面積變化型的應(yīng)用較廣泛。

對(duì)于上述這些力學(xué)量，尤其是緩慢變化或微小量的測量，一般來說采用電容式傳感器進(jìn)行檢測比較適宜，主要是這類傳感器具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

(1)測量范圍大其相對(duì)變化率可超過*；

(2)靈敏度高如用比率變壓器電橋測量，相對(duì)變化量可達(dá)10-7數(shù)量級(jí)；

(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快因其可動(dòng)質(zhì)量小，固有頻率高，高頻特性既適宜動(dòng)態(tài)測量，也可靜態(tài)測量；

(4)穩(wěn)定性好由于電容器極板多為金屬材料，極板間襯物多為無機(jī)材料，如空氣、玻璃、陶瓷、石英等；因此可以在高溫、低溫強(qiáng)磁場、強(qiáng)輻射下長期工作，尤其是解決高溫高壓環(huán)境下的檢測難題。