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電容位移傳感器使用過程中這三類不利因素需要克服

點(diǎn)擊次數(shù):2872 更新時(shí)間:2018-07-30
  電容位移傳感器在使用過程中常因電容結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、寄生電容和電容器極板邊緣效應(yīng)的干擾而影響其性能。因此,要設(shè)法克服這些不利因素。
  1、克服結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的影響
  對結(jié)構(gòu)的影響首先是溫度。顯然電容位移傳感器吸收的能量小,不會因發(fā)熱而改變它的工作點(diǎn),但是周圍環(huán)境的溫度會改變電容位移傳感器各組成零件的尺寸,另外,介質(zhì)介電常數(shù)也因溫度的變化而有變化,這些都導(dǎo)致電容的附加變化。要消除這一影響,應(yīng)在設(shè)計(jì)傳感器時(shí),精心選取材料,配用二次儀表,應(yīng)采用溫度補(bǔ)償。這些措施,往往在設(shè)計(jì)和制造時(shí)已考慮,但選用者必須知道這一因素的重要性。
  對結(jié)構(gòu)有影響的第二個(gè)因素是濕度。電容位移傳感器有一個(gè)重要特點(diǎn),即電容量一般都很小,僅幾十皮法,甚至幾皮法。如果電源頻率較低,則電容位移傳感器本身的容抗就可高達(dá)幾兆歐或幾百兆歐,是一個(gè)高阻抗、小功率的傳感元件。對于這樣一個(gè)傳感元件,絕緣問題顯得非常突出,在設(shè)計(jì)和使用時(shí),都要充分考慮到這一點(diǎn),應(yīng)選用高絕緣性能的材料制作,并且要采取防潮措施。
  2、消除寄生電容的干擾
  兩導(dǎo)體之間,均可構(gòu)成電容關(guān)聯(lián),因此,電容位移傳感器除了極板間的電容外,極板還可能與周圍物體產(chǎn)生電容關(guān)聯(lián),這種附加的電容關(guān)聯(lián),稱之為寄生電容。由于電容位移傳感器中的電容本身很小,因此對寄生電容干擾非常敏感,特別是寄生電容極不穩(wěn)定,將導(dǎo)致傳感器的性能不穩(wěn)定。當(dāng)使用電容位移傳感器時(shí),解決好寄生電容的影響至關(guān)重要。
  消除寄生電容的影響,常采用屏蔽和接地技術(shù)。即將傳感器放在金屬殼體內(nèi),并將殼體接地,這樣就消除了傳感器與殼體外部物體之間不穩(wěn)定的寄生電容。但是,即使采用了上述措施,還會存在“電纜寄生電容”問題,即由于連接電容位移傳感器的電纜所引起的寄生電容。解決這一問題的途徑,可用有源式傳感器或者“雙層屏蔽等電位傳輸”(又稱驅(qū)動電纜)技術(shù)。
  3、消除邊緣效應(yīng)的影響
  電容器極板邊緣存在不均勻電場,造成邊緣效應(yīng),使電容傳感器靈敏度下降并且產(chǎn)生非線性誤差,應(yīng)盡量消除或減少。在結(jié)構(gòu)允許情況下,通常采用等位環(huán)消除邊緣效應(yīng)。帶有等位環(huán)的電容位移傳感器原理圖。等位環(huán)安在內(nèi)極板(圓形)之外,且與電絕緣但等電位。這樣,極板為均勻電場構(gòu)成電容傳感器,發(fā)散的不均勻電場在等位環(huán)外測不參與工作。
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