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電容位移傳感�
閱讀�8135時間�2010-12-04 12:09:00

      電容位移傳感器一般量程都很小,小�1mm。精度特別高,能�(dá)到納米級。一般用于厚度測�,要先對被測體的�(dǎo)電性�(jìn)行標(biāo)定再�(jìn)行測�,響�(yīng)頻率幾KHz-幾十KHz不等�

工作原理

      以電容器為敏感元�,將�(jī)械位移量�(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器稱為電容式傳感器。電容傳感器的形式很�,常使用變極距式電容傳感器和變面式電容傳感器�(jìn)行位移測量�

  (1).變極距式電容傳感�

  一個電極板固定不變,稱為固定極�,另一極板間距離d響應(yīng)變化,從而引起電容量的變化。因�,只要測出電容量的變化量� C,便可測得極板間距變化量,即動極板的位移量⊿ d。變極距電容傳感器的初始電容Co可由下式表達(dá),即式中:�--真空介電常數(shù)(8.85×10-12F/m) A--極板面積(m2) do--極板間距初始距離(m).傳感器的這種變化�(guān)系呈非線�,當(dāng)極板初始距離由do減少� d時,則電容量相應(yīng)增加� C,即電容相對變化量⊿ C/Co�.由于,在�(shí)際使用時常采用近似線性處理,即此時產(chǎn)生的相對非線性誤差γo為這種處理的結(jié)�,使得傳感器的相對非線性誤差增�.

  為改善這種情況,可采用差動變極距式電容傳感�,這種傳感器的�(jié)�(gòu),如�5所示。它有三個極�,其中兩個固定不�,只有中間極板可�(chǎn)生移�。當(dāng)中間活動極板處于平衡位置時,即d1=d2=do,則C1=C2=Co,如果活動極板向右移動⊿ d,則d1=do-� d,d2=do+� d,采用上述相同的近似線性處理方�,可得傳感器電容總的相對變化,為傳感器的相對非線性誤差γo�.不難看出,變極距式電容傳感器改成差動之后,不但非線性誤差大大減小,而且靈敏度也提高了一��

  (2).變面積式電容傳感�

  �6是變面積式電容傳感器�(jié)�(gòu)示意圖,它由兩個電極構(gòu)�,其中一個為固定極板,另一個為可動極板,兩極板均成半圓彀假定極板間的介�(zhì)不變(即電介質(zhì)常數(shù)不變),當(dāng)兩極板完全重疊時,其電容量為Co=� A/d

  �(dāng)動極板繞軸轉(zhuǎn)動一個α角�,兩極板的對�(yīng)面積要減小⊿ A,則傳感器的電容量就要減小⊿ C。如果我們把這種電容量的變化通過諧振電路或其它回路方法檢測出�,就�(shí)�(xiàn)了角位移�(zhuǎn)換為電量的電測變換�

  電容式位移傳感器的位移測量范圍在1um-10mm之間,變極距式電容傳感器的測量精度約�2%。變面積式電容傳感器的測量精度較�,其分辨率可�(dá)0.3um�

技�(shù)指標(biāo)

      量程�240um�

  線性:0.08%�

  分辨率:0.1nm

  頻帶�35KHZ�

  輸出�0~�10V

  供電:�15�

  探頭:不銹鋼材料,尺寸:Φ9.5mm,長22mm;探頭自帶電纜長1�,延長電纜可�1�2�4��

  信號處理器鋁制外�,尺寸:86X57X30mm�

  傳感器總重量135��

性能特點(diǎn)

      1.旋轉(zhuǎn)軸的徑向跳動,軸向竄動和回轉(zhuǎn)精度

  2.往�(fù)�(jī)�(gòu)的運(yùn)動特性和重復(fù)定位精度

  3.正弦波激振和脈激振中振動測量

  4.�(jī)器零部件相對振動相對變形

  5.盤類零件的端面振�

  6.軸承間隙和油膜厚�

  7.檢測零部件尺寸和平直�

  8.線切割機(jī)床電極絲的振�

  9.�(jī)床主軸熱位移與動�(tài)加載試驗(yàn)測量

  10.也可用于金屬�(dǎo)體之外的絕緣物體(如大理�、塑�、砂輪、玻�、陶瓷等)的振動、位移測��

使用方法

      靜態(tài)位移測量

  1.頻率校準(zhǔn)

  接好�(lián)�,將電極板擰入傳感器探頭頭部,并使之�(yuǎn)離物�,按下“校�(zhǔn)”鍵,這時有電壓輸出,�(yù)�20分鐘,調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋�,使輸出回到零點(diǎn)�

  2.安裝傳感�,調(diào)整初始間�,�(jìn)行測�

  按下測量�,將傳感器借助彈性夾套安裝到磁表座(或用戶自制專用夾具)�,使測量電極板端面接近被測物體的表面,平面或圓柱�,盡可能平行,球面盡可能對中,調(diào)整的初始間隙見表1(參考值),調(diào)整時有�+”電壓輸�,反時針�(zhuǎn)動傳感器微調(diào)螺母,使測量間隙逐漸增大,輸出電壓會逐漸接近零點(diǎn),借助“調(diào)零”旋扭細(xì)�(diào),使輸出精確�0,調(diào)整時有“—”電壓輸�,順時針�(zhuǎn)動微�(diào)螺母,使測量間隙逐漸減小,輸出電壓會逐漸接近零點(diǎn),測量即可開�。測量時,被測物體表面接近傳感器,測量間隙減�,表示被測尺寸增�,輸出為�+”電�,反之輸出為“—”電壓,儀器輸出的�+、—”電壓就是相對應(yīng)量程的靜�(tài)位移�

  3.與通用儀表連接

  儀器兩種量程的滿量程電壓輸出都�0—�5.0V(線性區(qū)�,可與各種高輸入阻抗儀表(�(jì)算機(jī)、電壓表、示波器、頻率計(jì)、FFT波形分析處理等)�(lián)��

  振動測量

  儀器測量振動位移時,其方法基本同靜�(tài)位移測量相似,其中初始間隙的�(diào)整可在被測物體啟動前�(jìn)行,也可在啟動后�(jìn)�,被測物體啟動后,儀器輸出有直流電壓和交流電�。直流電壓是物體啟動后的浮動位移,屬靜態(tài)位移;交流電壓是物體啟動后的相對�(yīng)量程的振動位�。直流電壓分量與交流電壓分量無關(guān)。如果直流電壓遠(yuǎn)離零�(diǎn),應(yīng)�(zhuǎn)動傳感器微調(diào)螺母,使輸出回到零點(diǎn)附近,以保證振動測量有滿量程的線性工作范圍�

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