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電容式傳感器非接觸測量的靈敏度

發布時間:2020-03-13  瀏覽:263次

電容式傳感器的優點,因其帶電板間的靜電引力很小,所需輸入力和輸入能量小,因而可測低的壓力、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0.01μm甚至更小的位移。由于其空氣等介質損耗小,采用差動結構并接成電橋式時產生的零殘小,因此允許電路進行高倍率放大,使儀器具有很高的靈敏度。

1)溫度穩定性好

電容式傳感器的電容值一般與電材料無關,這有利于選擇溫度系數低的材料,又因本身發熱小,影響穩定性甚微。而電阻傳感器有銅損,易發熱產生零漂。

2)結構簡單

電容式傳感器結構簡單,易于制造和保證高的精度,可以做得非常小巧,以實現某些特殊的測量;能工作在高溫,強輻射及強磁場等惡劣的環境中,可以承受很大的溫度變化,承受高壓力,高沖擊,過載等;能測量超高溫和低壓差,也能對帶磁工作進行測量。

3)動態響應好

電容式傳感器由于帶電板間的靜電引力很小(約幾個10^(-5)N),需要的作用能量小,又由于它的可動部分可以做得很小很薄,即質量很輕,因此其固有頻率很高,動態響應時間短,能在幾兆赫茲的頻率下工作,特別適用于動態測量。又由于其介質損耗小可以用較高頻率供電,因此系統工作頻率高。它可用于測量高速變化的參數。

4)可以非接觸測量且靈敏度高

可非接觸測量回轉軸的振動或偏心率、小型滾珠軸承的徑向間隙等。當采用非接觸測量時,電容式傳感器具有平均效應,可以減小工件表面粗糙度等對測量的影響。
電容式變送器電路部分的檢查

1.接通電源,檢查電容式變送器輸出端電壓信號的狀態。若無輸出電壓,應先檢查電源電壓是否正常;是否符合供電要求;電源與電容式變送器及負載設備之間有無接線錯誤。如果電容式變送器接線端子上無電壓或性接反均可造成電容式變送器無電壓信號輸出。排除上述原因,則應進一步檢查放大器板線路中元件有無損壞問題;線路板接插件有無接觸不良現象,可采取對照正常儀表的測量電壓與故障儀表對應的測量電壓相比較的方法,確定故障點,必要的情況下可更換有故障的放大器板。在對流量型電容式變送器檢查時,對J型電容式放大器板應特別要注意采取防靜電措施。

2.接通電源,在給定輸入壓力信號后,若電容式變送器輸出過高(大于10VDC),或輸出過低(小于2.0VDC),且改變輸入壓力信號和調整零點、量程螺釘時輸出均無反應。對于這類故障,除檢查電容式變送器測量部分敏感部件有無異常外,應檢查電容式變送器放大器板上“振蕩控制電路部分”工作正常與否。高頻變壓器T1-12之間正常峰值電壓應為25~35VP-P;頻率約為32kHz。其次檢查放大器板上各運算放大器的工作狀況;各部分的元器件有無損壞問題等。此類故障需要更換放大器板。

3.電容式變送器在線路設計和工藝裝配質量上要求都十分嚴格,在實際使用中對出現的線路故障,經檢查確認后好與生產廠家聯系更換其故障線路板,以確保儀表長期工作的穩定性和可靠性。電路中影響電容式變送器精度的因素很多,主要的有以下幾種。

(1)非線性元件的影響 常規的電壓、電流電容式變送器多為交流變換器(小互感器),次級工頻交流信號經過整流、濾波、穩壓后獲得終的直流信號。由于整流二管,它們是非線性器件,因此它的電壓、電流曲線均存在非線性特征。

(2)電容式變送器鐵芯的影響常規變送器變換中均采用鐵芯材料作為導磁介質。一方面由于鐵磁材料所表現出來的非線性特征(磁化喵線的起始區和飽和區),并非是一種理想的線性傳輸關系,因此必然會對變送器的精度產生影響。另一方面,由于鐵磁材料的磁滯性,鐵芯對變送器的精度也會產生影響。一般在工頻范圍內,常規的硅鋼片滯后角度在0°~15°內變化,而這個滯后角度的存在相當于增加了無功功率的成分,由于常規功率變送器是把電壓和電流信號通過乘法器運算得出功率,所以這個滯后角度也會影響到功率電容式變送器的精度。

(3)運算放大器的影響 常規電量電容式變送器大多由運算放大器組成,溫度對運算放大器的工作影響很大,溫度發生變化,“零”點漂移,使得工作點不穩定,直接影響了電容式變送器的精度和可靠性。

(4)電容式變送器整定值選取的影響 變送器的整定值雖然在選取時盡可能接近滿值,但實際使用時電容式變送器往往不能工作在線性區而造成誤差。

(5)阻抗不匹配造成的誤差影響

(6)系統不平衡的影響 常規變送器計算功率一般近似認為系統是平衡的,但實際上是不平衡的,系統的這種不平衡往往也對變送器的精度產生影響。

 


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