什么是电容式位置传感器？

电容传感已经存在超过50年。本文介绍了电容传感器的特性，性能特征和电容传感器的固定。

电容式传感器的特性

非接触式位移测量可以在适当的范围内使用电容式传感器进行快速和高精度的测量。

其主要特点是:

• 电容传感是一种非接触式测量方法。由于系统不与零件接触，因此没有见证痕迹、零件变形或探头磨损。由于没有传感器周期时间，可以实现高体积测量。
• 电容式传感器测量速度快。它们是高带宽测量应用和大容量分类应用的理想选择。
• 电容传感器提供非常高的分辨率，仅由激光干涉仪匹配。通常的分辨率范围为0.1nm（0.004引脚）至50nm（2个引脚）的操作范围通常小于3 mm（1/8“）。

工作原理

当两块平行的导电板相互靠近，并向其中一块板供电时，就形成了一个电容器。电流通过两板之间的间隙传送。通过这一间隙的电流量由两板的面积、分隔两板的材料、电压和两板之间的距离决定。

q被定义为：q = c * v

在哪里：

Q =电流（AMPS），C =电容（Farads），V =电压

电容(C)为:

C = k * e0 * D

在哪里：

C =电容（Farads）

K =板间材料的介电常数

一种电容式传感器可以定义为建立两个平行板的位移的装置，其中一个是传感器，另一个是传感器测量的物体。

图1。简易电容式传感器(侧视图)

图2示出了标准传感器配置，图3示出了传感器侧视图。

图2。典型的传感器配置

图3。传感器侧视图-保护环保护传感器

电容传感器的类型

电容式传感器有两种:

• 积极的
• 被动

主动系统不受电缆长度约束的影响。它们在更高的输出带宽和更高频率下工作。它们适用于可能在诸如主轴上的目标上含有杂散电噪声的应用。有源系统的缺点包括较少的配置灵活性和更高的成本。

被动系统具有某些优点。它们在稳定性，探测配置和更低的成本方面提供更高的灵活性。它们的缺点是带宽较低，电缆长度限制和较低的驱动频率，这使得它们不适合某些应用。

传感器尺寸

传感器尺寸越大，分辨率越好。传感器尺寸的选择取决于目标的大小。传感器的大小必须像实际上一样大。

作为一个基本规则，当传感器区域加倍时，rms噪声将减半。传感器尺寸也会影响范围。传感器越大，其实际范围越大。作为圆形传感器的标准规则，传感器的直径应不低于最大范围的四倍。

图4。根据目标形状确定传感器尺寸

空间分辨率

较大的传感器的一个关键缺点是空间分辨率降低。电容式传感器捕获传感器下表面的平均读数。较小的传感器可以区分组件上较小的特征。

图5。传感器尺寸确定空间分辨率

范围和对峙

从探头表面到量程中心的距离称为距离。这是一个估计距离。量程是探头的测量范围。通常电容测量系统的使用时间从+/- 10µm(+/- 0.0004”)到+/- 1000µm(+/- 0.040”)。在特殊情况下，超过25毫米(1”)的范围是可能的。

图6。范围和对峙

解析度

分辨率是可以在特定带宽测量的位移的最小增量。根据SicroMSERSE的分辨率，分辨率是RMS值，因为它用真正的rms仪表测量，其提供清晰的结果。

带宽

非接触电容测量的一个重要优点是它能够测量高度快速的运动。如主轴分析、伺服控制和振动分析等应用往往需要测量非常小和非常快速的运动的能力。活动系统，如Simicrodse 5810.和微观的6810是为了处理具有过滤带宽至100kHz的极具挑战性的应用。如微观8810和微影酮4810的被动系统也在带宽高达20 kHz的带宽上工作。但是，系统分辨率相对于带宽的平方根。

Butterworth和Bessel过滤器都提供在微轴器有源系统中，并且在微饱和无源系统中提供了Butterworth过滤器。过滤器由软件或电路板上的跳线选择。

线性

自经济性计算机和模拟/数字卡的到来以来，在过去十年中，线性度变得越来越少。系统可能具有整数非线性，并且这种关系在分辨率参数中可重复可重复，并且可以通过基本的软件调整来补偿。对于所有系统，MicroSense提供线性补偿数据。

稳定

传感器的稳定性是许多因素的函数。这些可以被分类为外部和内部因素。相对测量稳定性不是诸如伺服控制，主轴分析或其他短持续时间相对测量稳定性的许多测量的问题。对于长时间需要精度的测量，感测系统和外部因素的细致选择非常重要。

作为标准规则，诸如微轴器8810和微轴4810的被动系统具有比诸如微观函数6810和微轴器5810的活动系统的长期稳定性特征。标准探针采用不锈钢制造，具有约200ppm的热系数。/°C。

目标特征

在传统的电容传感模型中，目标接地，传感器驱动。对于理想的性能，从目标到传感电子的传导路径是至关重要的。目标可以电容接地。1000pf或以上的电容是理想的。

环境注意事项

电容传感器的主要环境考虑因素是目标和传感器之间存在均匀，非导电材料。在大多数应用中，这种材料是空气。然而，电容式传感器在真空环境中运行非常良好，包括UHV。探针必须清洁。电容传感器在线切割和磨削环境中不起作用，在那里存在恒定的切削液和研磨废物。它还容易固定电容传感器。

此信息已采购，从Microsense，LLC提供的材料进行审核和调整。欧洲杯足球竞彩

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