传感器采取船舶的_电容式传感器工作原理与电容式传感器行业应用

电容式传感器是一种转换装置，以各种类型的电容器为传感元件，将测量的物理量或机械量转换为电容量变化，实际上是一种具有可变参数的电容器。电容式接近开关的灵敏度取决于目标物体的材料特性。金属、塑料或液体物体的材料特性会影响感知范围，从而影响电容式传感器的输出探测点。

一、电容式传感器的工作原理

二、电容式传感器的分类类型

电容式传感器根据传感器的工作原理可分为变极距型、变面积型和变介质型。

根据传感器的结构，电容式传感器可分为三种结构形式。它们可以根据位移的形式分为线位移和角位移，每个都根据传感器极板的形状分为平（圆）板和圆柱形（圆柱形）。虽然还有其他形状，如球形和锯齿形，但它们通常很少使用。差动传感器一般优于单组（单侧）传感器，具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性高的特点。

三、电容式传感器的特点

1、优点

（1）良好的温度稳定性。电容传感器的电容值通常与电极材料无关，有利于选择低温系统材料，对稳定性的影响很小，因为它产生的热量很少。电阻传感器具有电阻，通电后产生热量：电感传感器具有铜损伤、磁通量和涡流损失，因为热量容易产生零漂移。

（2）结构简单。电容式传感器结构简单，制造方便，精度高，实现一些特殊测量：可在高温、强车辆、船舶、强磁场等恶劣环境下工作，能承受大温度变化、高压、高冲击过载等。它可以测量超高温和低压差，也可以测量磁性工作。

(3)动态响应良好。因为电极板之间的静电引力很小(约105N），因此，电容式传感器所需的能量非常小，而且由于其运动部分可以非常小和薄，即重量非常轻，因此其重量非常轻。自然频率高，动态响应时间短，可以在几兆赫兹的频率下工作，特别适合动态测量。而且由于介电损耗低，可以通过高频供电，所以系统工作频率高。可用于测量高速变化的参数。

(4)能达到平均效果的非接触式测量。例如，旋转轴的振动或偏心率的非接触测量，小球轴承的径向间隙等。在使用非接触式测量时，电容式传感器具有寻求平均值的作用，可以减少工作表面粗糙度的影响。除了上述优点外，电容式传感器在电极板之间还具有较小的静电引力，因此输入和输入能量极小，因此它可以测量极低的压力，以及较小的加速度，位移等，可以制成非常灵敏，高分辨率且对001m位移敏感度较小的传感器：由于介电损耗较低（如空气），将差异结构连接成桥式时产生的零残留量较小，因此，允许电路高倍放大，使仪器具有高灵敏度。

2、缺点

(1)高输出阻抗，负载能力差·受通用几何尺寸的影响，电容传感器的容量通常只有几个pF到几百pF，这使得传感器的输出阻抗非常高，特别是当使用音频范围的交流电源时，输出阻抗高达1061082。因此，传感器的负载能力很差，容易受到外部干扰和不稳定的影响。在严重的情况下，它甚至不能工作。必须采取屏蔽措施，给设计和使用带来极大的不便。大阻抗还要求传感器绝缘部分的电阻值极高(超过几十个MQ），否则，绝缘部分将用作旁路电阻，影响仪器的性能（如降低灵敏度）。因此，应特别注意周围环境，如温度、清洁度等。不使用高频电源会降低传感器的输出阻抗，但高频放大和传输比低频复杂得多，寄生电容器影响很大，不易保证工作的稳定性。

(2)由于结构和尺寸的限制，类型传感器的电容非常小(几)pF到几十pF），导线电容连接传感器和电子电路(1-2)m导线可达8000pF），传感器内板及其周围导体形成的其他电子电路体积电容和寄生电容相对较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而且经常随机变化，这将使仪器工作非常不稳定。因此，对电缆的选择、安装和连接有要求。影响测量精度，因此需要电缆的选择、安装和连接。随着材料、技术、电子技术，特别是集成技术的发展，电容式传感器的优点不断发展，但缺点不断克服。电容式传感器正逐渐成为一种高灵敏度、高精度的传感器，并有望在动态、低压和一些特殊测量领域发展。

4.电容式传感器的应用领域

电容器可用于测量直线位移、角位移和振动振幅.05μm微振幅)，特别适用于测量高频振动振幅、精密轴旋转精度、加速度等机械量，也可用于测量差压、液位、材料表面、谷物含水量、非金属材料涂层、油膜厚度、湿度、密度、厚度等。位置信号发生器常用于自动检测和控制系统。

当测量金属表面状况、距离尺寸、振动振幅时,往往采用单电极式变极距型电容传感器,这时被测物是电容器的一个电极,另一个电极则在传感器内。

航空航天、汽车制造、石化、烧砖、陶瓷、表面处理、大气环境、环境实验箱、食品、饮料、高科技、暧昧、工业、冶金、气象、计量、军事、制药、造纸等行业。

五、电容传感器在汽车行业的应用案例

以前的电容分析系统要求测量的电容量较大，接触时电容值变化较大。对于传感器制造商来说，需要足够大的变化往往会带来问题，但不会出现在较小的电容传感器中。采用Σ-Δ该技术可以为不同的动态和精度要求提供灵活的解决方案，使传感器系统具有极低的电源要求。CDC在许多其他领域，设备已被用于几种汽车应用。

六、电容传感器在军事行业的应用案例

在使用电容式传感器的过程中，如果是军事行业的应用，还有很多细节需要考虑。

例如，在运输环节的冲击试验中，如军用汽车在这方面需要高科技应用，以确保高效运输，也需要确保一定的安全，因此对于试验灵敏度，其传感器加速试验效果保持一定的准确性，以确保一定的振动效果，无论选择哪种类型的电容传感器，注意具体的应用范围。

七、电容传感器在自动化行业的应用案例(常见)

电容式传感器广泛应用于位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介质特性等方面的测量。平行板电容器或圆柱形电容器是最常用的。