手持終端電容式輸入傳感器(為什么電容式傳感器精度高)

時(shí)間:2025年7月10日上午8:31

電容式傳感器相較電感式傳感器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單因而成本更低應(yīng)用范圍更廣,廣義而言,空間上由介質(zhì)分隔的兩個(gè)導(dǎo)體都可以做為電容傳感器,而不僅限于電容傳感器有限的產(chǎn)品形式,它可以有變極板距離、變極板面積、變介質(zhì)介電常數(shù)等豐富多樣的探測(cè)形式,特別適合于復(fù)雜惡劣的探測(cè)環(huán)境。

電容式傳感器可分為三種基本類型:變極距(變間隙)型、變面積型型和變介電常數(shù)型稱重傳感器。

1.變極距型電容式傳感器

變極距型電容式傳感器由一個(gè)固定極扳和一個(gè)可動(dòng)極板組成,其中可動(dòng)極板直接是由被測(cè)金屬平面。

2.變面積(s)型電容式傳感器

變面積型電容式傳感器中.平板形結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出對(duì)極距變化特別敏感,測(cè)量精度受到影響,而圓柱形結(jié)構(gòu)收受到的影響很小。

3.變介電常數(shù)(e)型電容式傳感器

變介電常數(shù)(c)型電容式傳感器多數(shù)用于測(cè)量電介質(zhì)的厚度、液位,若想改變來測(cè)量介質(zhì)材料的溫度、濕度,可以改變極間介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度、濕度。

1、優(yōu)點(diǎn)

(1)溫度穩(wěn)定性好。電容傳感器的電容值通常與電極材料無關(guān),這有利于選擇具有低溫系統(tǒng)的材料,并且由于它產(chǎn)生的熱量很少,因此對(duì)穩(wěn)定性的影響很小。

2、缺點(diǎn)

(1)高輸出阻抗,較差的負(fù)載能力·電容傳感器的容量受通用幾何尺寸的影響限制通常只有幾pF到幾百pF,這使得傳感器的輸出阻抗非常高,尤其是在使用音頻范

1、優(yōu)點(diǎn)

(1)溫度穩(wěn)定性好

電容式傳感器的電容值一般與電極材料無關(guān),這有利于選擇溫度系數(shù)低的材料,又因本身發(fā)熱極小,影響穩(wěn)定性甚微。而電阻傳感器有銅損,易發(fā)熱產(chǎn)生零漂。

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制造和保證高的精度,可以做得非常小巧,以實(shí)現(xiàn)某些特殊的測(cè)量;能工作在高溫,強(qiáng)輻射及強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣的環(huán)境中,可以承受很大的溫度變化,承受高壓力,高沖擊,過載等;能測(cè)量超高溫和低壓差,也能對(duì)帶磁工作進(jìn)行測(cè)

(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好

電容式傳感器由于帶電極板間的靜電引力很小(約幾個(gè)10^(-5)N),需要的作用能量極小,又由于它的可動(dòng)部分可以做得很小很薄,即質(zhì)量很輕,因此其固有頻率很高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短,能在幾兆赫茲的頻率下工作,特別適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。又由于其介質(zhì)損耗小可以用較高頻率供電,因此系統(tǒng)工作頻率高。它可用于測(cè)量高速變化的參數(shù)。

(4)可以非接觸測(cè)量且靈敏度高

可非接觸測(cè)量回轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)或偏心率、小型滾珠軸承的徑向間隙等。當(dāng)采用非接觸測(cè)量時(shí),電容式傳感器具有平均效應(yīng),可以減小工件表面粗糙度等對(duì)測(cè)量的影響。

電容式傳感器除了上述的優(yōu)點(diǎn)外,還因其帶電極板間的靜電引力很小,所需輸入力和輸入能量極小,因而可測(cè)極低的壓力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很靈敏,分辨力高,能感應(yīng)0.01μm甚至更小的位移。由于其空氣等介質(zhì)損耗小,采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)并接成電橋式時(shí)產(chǎn)生的零殘極小,因此允許電路進(jìn)行高倍率放大,使儀器具有很高的靈敏度。

電容式傳感器工作原理:

電容式傳感器也常常被人們稱為電容式物位計(jì),電容式物位計(jì)的電容檢測(cè)元件是根據(jù)圓筒形電容器原理進(jìn)行工作的,電容器由兩個(gè)絕緣的同軸圓柱極板內(nèi)電極和外電極組成,在兩筒之間充以介電常數(shù)為e的電解質(zhì)時(shí),兩圓筒間的電容量為C=2∏eL/lnD/d,式中L為兩筒相互重合部分的長度;D為外筒電極的直徑;d為內(nèi)筒電極的直徑;e為中間介質(zhì)的電介常數(shù)。在實(shí)際測(cè)量中D、d、e是基本不變的,故測(cè)得C即可知道液位的高低,這也是電容式傳感器具有使用方便,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和靈敏度高,價(jià)格便宜等特點(diǎn)的原因之一。

電容式傳感器的接線方式根據(jù)傳感器的引腳數(shù)量可以分為3芯和4芯接線方式。對(duì)于3芯電容傳感器,其中一個(gè)電極引腳連接到電容測(cè)量電路的輸入口,另一個(gè)電極引腳和大地引腳通過信號(hào)線連接到與電容測(cè)量電路連接的接口模塊上。對(duì)于4芯電容傳感器,其中一個(gè)電極引腳連接到電容測(cè)量電路的輸入口,另一個(gè)電極引腳通過信號(hào)線連接到與電容測(cè)量電路連接的接口模塊上,而屏蔽引腳則連接到大地引腳或設(shè)備大地上。請(qǐng)注意,在接線時(shí)應(yīng)確保正確連接各個(gè)引腳,并遵循傳感器制造商提供的接線圖或說明。如果您有具體的傳感器型號(hào)或更多的問題,我可以盡力為您提供更詳細(xì)的幫助。

傳感器(英文名稱:transducer/sensor)是一種檢測(cè)裝置

,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化

。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展,讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

一、根據(jù)輸入物理量

位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器及氣敏傳感器等

二、根據(jù)工作原理

電阻式、電感式、電容式及電勢(shì)式等

三、根據(jù)輸出信號(hào)的性質(zhì)

模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。即模擬式傳感器輸出模擬信號(hào),數(shù)字式傳感器輸出數(shù)字信號(hào)

四、根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理

有源傳感器和無源傳感器。有源傳感器將非電量轉(zhuǎn)換為電能量,如電動(dòng)勢(shì)、電荷式傳感器等;無源程序傳感器不起能量轉(zhuǎn)換作用,只是將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的量,如電阻式、電感式及電容光煥發(fā)式傳感器等

五、激光PM2.5傳感器

利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表,它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量,速度快,精度高,量程大,抗光、電干擾能力強(qiáng)等。

激光傳感器按工作物質(zhì)可分為4種

固體激光器

:它的工作物質(zhì)是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器(即YAG激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結(jié)構(gòu)大致相同,特點(diǎn)是小而堅(jiān)固、功率高,釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率最高的器件,已達(dá)到數(shù)十兆瓦。

氣體激光器

:它的工作物質(zhì)為氣體。現(xiàn)已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器,其形狀如普通放電管,特點(diǎn)是輸出穩(wěn)定,單色性好,壽命長,但功率較小,轉(zhuǎn)換效率較低。

液體激光器

:它又可分為螯合物激光器、無機(jī)液體激光器和有機(jī)染料激光器,其中最重要的是有機(jī)染料激光器,它的最大特點(diǎn)是波長連續(xù)可調(diào)。

半導(dǎo)體激光器

:它是較年輕的一種激光器,其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點(diǎn)是效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適宜于在飛機(jī)、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶。可制成測(cè)距儀和瞄準(zhǔn)器。但輸出功率較小、定向性較差、受環(huán)境溫度影響較大。

激光傳感器工作原理

激光傳感器工作時(shí),先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器,被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器,因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào),并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。常見的是激光測(cè)距傳感器,它通過記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時(shí)間,即可測(cè)定目標(biāo)距離。激光傳感器必須極其精確地測(cè)定傳輸時(shí)間,因?yàn)楣馑偬臁?/p>

例如,光速約為3*10^8m/s,要想使分辨率達(dá)到1mm,則傳輸時(shí)間測(cè)距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的時(shí)間:0.001m/(3*10^8m/s)=3ps

要分辨出3ps的時(shí)間,這是對(duì)電子技術(shù)提出的過高要求,實(shí)現(xiàn)起來造價(jià)太高。但是如今的激光測(cè)距傳感器巧妙地避開了這一障礙,利用一種簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,即平均法則實(shí)現(xiàn)了1mm的分辨率,并且能保證響應(yīng)速度。

激光傳感器發(fā)展前景

2008年全球傳感器市場(chǎng)容量為506億美元,東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場(chǎng)增長最快的地區(qū),而美國、德國、日本依舊是傳感器市場(chǎng)分布最大的地區(qū)。真尚有公司等世界高端傳感器制造商開始進(jìn)入中國大陸,并且設(shè)立了技術(shù)開發(fā)部門。就世界范圍而言,傳感器市場(chǎng)上增長最快的依舊是汽車市場(chǎng),占第二位的是過程控制市場(chǎng),看好通訊市場(chǎng)前景。

一些傳感器市場(chǎng)比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場(chǎng)的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場(chǎng)規(guī)模最大,分別占到整個(gè)傳感器市場(chǎng)的21%、19%和14%。傳感器市場(chǎng)的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems,微機(jī)電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中,無線傳感器在2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)計(jì)會(huì)超過25%。

全球的傳感器市場(chǎng)在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢(shì)。有關(guān)專家指出,傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高,各國將競(jìng)相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,競(jìng)爭(zhēng)也將日益激烈。在高端技術(shù)傳感器領(lǐng)域,真尚有等國際傳感器巨頭也已經(jīng)進(jìn)入國內(nèi)市場(chǎng),并直接在中國設(shè)立技術(shù)研發(fā)部。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場(chǎng),比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場(chǎng)份額的擴(kuò)大。

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