电容式传感器不但广泛地应用于精确测 量位移、厚度、角度、振动等机械 量,还可以进行力、压力、差压、液位等参数的测 量。下面介绍几个例子。
1、电容式差压传感器
电容式差压传感器结构原理 如下图所示。该传感器 工作吋,差动压力分别作用在两隔离膜片上,通过硅油传递至感压膜片上,使其产生挠曲变形而 引起差动电容变化,再经由引出线接至测 量电路。
为了测量小差 压、感压膜片做得很薄。如果一方压力消失,则膜片一侧将承受极高过压,这时膜片将贴在球形支撑面上而不致破裂。所以这种传感器特别适用于管道 中绝对压力很高但差压很小的场合。此外,它精度高、耐振动、耐冲击。
2、电容式加速度传感器
图中所示为差动式电容加速度传感器结构。它有两个同定极板(与壳体绝缘) ,中间有一 用弹簧片支撑的质 量块,此质 量块的两个端面经过磨平拋光后作为可动极板(与壳体电连接)。
当传感器壳体随被测对象在垂直方向上作直线加速运动吋,质 量块在惯性空间屮相对 静止,而两个 固定电极将相对质 量块在乘直方向上产中大小正比于被测加速度的位移。此位移使两电容的间隙发中变化,一个增加,一个减小,从而使 C1、C2产生大小相等,符号相反的增 量,此增量正比 于被测加速度。
电容式加速度传感器的主要特点是频率响应快和量程 范围大,大多采用空气或其他气体作阻尼物质。
3、电容式测厚仪
电容式测厚仪是 用来测 量金属带材在轧制过程屮的厚度的在线检测仪器。
在被测带材的上下两边各置一块面积相等,与带材距离相 同的极板,这样极板与带材就形成两个电容器。把两块极板 用导线连接起米,就成为一个极板,而带材则是电容器的另一极板,其电容 量是 C=C1+C2。
金属带材在轧制过程屮不断向前送进,如果带材厚度发 生变化,将引起它与上下两个极板间距变化,即引起电容 量的变化,经过放大、检波、滤波,最后在仪表上显示出带材的厚度。电容式测厚仪的丁作原理如 下图所示。
4、电容式料位传感器
电容式料位传感器结构阁 如图所示。测定电极安装在罐的顶部,这样在罐壁和测定
电极之间就形成 了—个电容器。当罐内放 入被测物料时,由 于被测物料介电常数的影响,传感器的电容 量将没 发生变化,电容量变化的大小与被测物料在罐内高度有关,且成比例变化 。检测 出这种电容 量的变化就可测定物料在罐内的高度。
5、电容式荷重传感器
电容式荷重传感器是 利用弹性敏感元件的变形,造成电容随外重 量的变化而变化。原理结构示意 图(下图所示)。在一块弹性 极性高的 镍钼钢料的 同—高度上打上一排 圆孔 。在孔的内壁 用特殊的粘接剂 固定两个截面为T形的绝缘体,并保持其平行 又留有一定间隙,在T形绝缘体顶平面粘贴铜箔,从而形成一排平行的平板电容器 。当钢块上端面承受 重量吋,将使 圆孔变形,每个孔屮的电容极板的间隙随之变小,其电容相应地增大。 由于在电路上各电容是并联的,因此总电容增 量将正比 于被测平均荷重 F。
6、电容式振动、位移测量仪
电容式振动、位移测 量仪的传感器是一片金板,作为同定极板,而以被测构件为动极 组成电容器,测 量原理如 图所示。在测量时,首先调整好传感器与被测 元件间的原始间隙
d0 ,当轴旋转吋因轴承间隙等原因使转轴产生径向位移和振动士△d相应地产生一个电容变
化△C。该测 量仪可以直接指示出△d的大小。配有记录和阁形显示仪器吋,可将△d的大小 记录下来并在图像上显示出其变化的情况。
振动、位移测量仪是一种非接触式测量仪器,可以用来测量旋转轴的回转精度和振摆、往复机构的运动特性和定位精度、机械构件的相对振动和相对变形、元件尺寸等,是应用广泛的一种通用性的精密测试仪器。