差动式电容压力传感器(差动式电容式传感器)

海潮机械 2023-01-04 10:23 编辑:admin 217阅读

1. 差动式电容式传感器

一、电容式压力传感器的原理

它一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极,当薄膜感受压力而变形时,薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化,通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器,可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。

二、电容式压力传感器常见类型

电容式压力传感器常见的是3051和1151两种型号,1151压力传感器在前几年应用比较多。但今几年一般都使用3051压力传感器,因为3051压力传感器体积比1151压力传感器,而且比较美观。所以一般客户都选择3051压力传感器,除非是以前用的是1151压力传感器一般现在不选择1151压力传感器了。不管是3051压力传感器还是1151压力传感器一般都有平法兰和插入筒两种形式。这两种形式又有什么区别呢。大家都知道罐体附近的温度比较罐体内部液位温度要低,所以需要测量罐体内部液位温度的时候我们就需要选择插入筒的压力传感器。

三、电容式压力传感器应用实例

电容式压力传感器它具有简单的结构,便宜的价格,较高的灵敏度,分辨度高,在高温、辐射等恶劣的环境下适应速度快,而且可以解决许多人们不可以测量的很多问题。所以它不仅应用于位移、振动、角速度、加速度等一些机械物理量的测量,而且还广泛应用于压力、差压力、液体压强、成分的含量等等热工程参数的测量。同时在农业、航空航天、石油的研发、军事、高科技的研发、电子显微镜的调整、精密位置的测量等等中也被广泛应用。

电容式压力传感器应用实例范围非常广泛,工业、汽车业以及航天业等领域都有使用电容式压力传感器。如果你对这款器件有想法的话,可以到传感器专家网进行了解。

2. 差动式电容式传感器与单一电容式传感器相比有哪些优势

这里主要介绍电容式传感器的原理、结构类型、测量电路及其工程应用。

当被测量的变化使S、d或ε 任意一个参数发生变化时,电容量也随之而变,从而完成 了由被测量到电容量的转换。根据当式中的三个参数中两个固定,一个可变,使得电容式传感器有三种基本类型:变极距型电容传感器、变面积型电容传感器和变介电常数型电容传感器。电容式传感器的测量电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。因此,常用的测量电路主要有桥式电路、调频电路、脉冲宽度 制电路、运算放大器电路、二极管双 T 形交流电桥和环行二极管充放电法等。调频电路实际是把电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分,当输入量导致电容量发生变化时,振荡器的振荡频率就发生变化。虽然可将频率作为测量系统的输出量,用以判断被测非电量的大小,但此时系统是非线性的,不易校正,因此必须加入鉴频器,将频率的变化转换为电压振幅的变化,经过放大就可以用仪器指示或记录仪记录下来。调频电容传感器测量电路具有较高的灵敏度,可以测量高至 0.01 μm级位移变化量。信号的输出频率易于用数字仪器测量,并与计算机通信,抗干扰能力强,可以发送、接收以达到遥测遥控的目的。因此,在实际应用中,常采用差动式结构,既使灵敏度提高 1 倍,又使非线性误差大大降低,抗干扰能力增强。电容式传感器具有如下特点。(1) 结构简单,适应性强 电容式传感器结构简单,易于制造,精度高;可以做得很小,以实现某些特殊的测量,电容式传感器一般用金属作电极,以无机材料作绝缘支承,因此可工作在高低温、强辐射及强磁场等恶劣的环境中,能承受很大的温度变化,承受高压力、高冲击、过载等;能测超高压和低压差。(2) 动态响应好 电容式传感器由于极板间的静电引力很小,需要的作用能量极小,可动部分可以做得小而薄,质量轻,因此固有频率高,动态响应时间短,能在几兆赫的频率下工作,特适合于动态测量;可以用较高频率供电,因此系统工作频率高。它可用于测量高速变化的参数,如振动等。(3) 分辨率高 由于传感器的带电极板间的引力极小,需要输入能量低,所以特别适合于用来解决输入能量低的问题,如测量极小的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨力非常高,能感受0.001μm ,甚至更小的位移。(4) 温度稳定性好 电容式传感器的电容值一般与电极材料无关,有利于选择温度系数低的材料,又由于本身发热极小,因此影响稳定性也极微小。(5) 可实现非接触测量、具有平均效应 如回转轴的振动或偏心、小型滚珠轴承的径向间隙等,采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应,可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。不足之处是输出阻抗高,负载能力差,电容传感器的电容量受其电极几何尺寸等限制,一般为几十皮法到几百皮法,使传感器输出阻抗很高,尤其当采用音频范围内的交流电源时,输出阻抗更高,因此传感器负载能力差,易受外界干扰影响而产生不稳定现象;寄生电容影响大,电容式传感器的初始电容量很小,而传感器的引线电缆电容、测量电路的杂散电容以及传感器极板与其周围导体构成的电容等“寄生电容”却较大,降低了传感器的灵敏度,破坏了稳定性,影响测量精度,因此对电缆的选择、安装、接法都要有要求。电容式传感器可用来测量直线位移、角位移、振动振幅(测至 0.05μm的微小振幅),尤其适合测量高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量,还可用来测量压力、差压力、液位、料面、粮食中的水分含量、非金属材料的涂层、油膜厚度、测量电介质的湿度、密度、厚度等。在自动检测和控制系统中也常常用来作为位置信号发生器。Mr.李.土鳖. 的感言: 谢谢你帮了我大忙!

3. 差动式电容式传感器的工作原理

差动式电容传感器的优点是灵敏度高、线性度好,缺点是加工较困难,特别是难以保证对称性,而且不能实现对被测气体或液体的隔离,因此不宜于工作在有腐蚀性或杂质的流体中。

4. 差动式电容式传感器信号调理电路原理

差动变压器主要是由一个线框和一个铁芯组成,在线框上绕有一组初级线圈作为输入线圈(或称一次线圈),在同一线框上另绕两组次级线圈作为输出线圈(或称二次线圈),并在线框中央圆柱孔中放入铁芯,当初级线圈加以适当频率的电压激励时,根据变压器作用原理,在两个次级线圈 中就会产生感应电势,当铁芯向右或向左移动时,在两个次级线圈内所感应的电势一个增加一个减少。

如果输出接成反向串联,则传感器的输出电压u等于两个次级线圈的电势差,因为两个次级线圈做得一样,因此,当铁芯在中央位置时,传感器的电压u为0,当铁芯移动时,传感器的输出电压u就随铁芯位移x成线性的增加。

如果以适当的方法测量u,就可以得到与x成比例的线性读数。这就是差动变压器式传感器的工作原理。

5. 差动式电感传感器与差动式电容传感器

  差动式电感传感器与是基于电桥工作原理;差动变压式电感传感器工作原理是直接输出信号。  

1.相同点:自感式传感器与差动变压器式传感器相同点:工作原理都是建立在电磁感应的基础上,都可以分为变气隙式、变面积式和螺旋式等。  

2.不同点:结构上,自感式传感器是将被测量的变化转化为电感线圈的电感值变化。差动变压器式电感式传感器是把被测量的变化转换为传感器互感的变化,传感器本身是互感系数可变的变压器。

6. 差动式电容式传感器的工作原理及应用

电感两端的电压与通过的电流的变化量(或者磁通的变化量)成正比,流过电容的位移电流与其两端电压的变化量成正比,而差分方式正好放大的是电压或电流的变化量,故一般采用这种结构。

7. 差动式电容式传感器特性实验结果分析总结

差动电容式压力传感器在检测压力时,因压力的作用使检测电容的动片发生位置变化,当其中一个电容的容量变小时,另一个电容的容量就会变大,这就相当于有两倍的变化量,其灵敏度当然就会提高。

同时,对于电容式压力传感器的检测电容变化时,它的变化过程是非线性的,而采用差动电容时,对应的非线性变化互补就变成了线性变化。因此,差动电容式压力传感器不仅其灵敏度高,线性都也高。