电容式传感器[4]与电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点:
(1)高阻抗、小功率,因而所需的输入力很小,输人能量也很低。电容式传感器因带电极板 间静电引力极小(约几个10-5 N),因此所需输入能量极小,所以特别适宜用来解决输入能量低的 测量问题,例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨力非常髙,能 感受0.001μm甚至更小的位移。
(2)温度稳定性好。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, 又因本身发热极小,对稳定性影响甚微。
(3)结构简单,适应性强,待测体是导体或半导体均可,可在恶劣环境中工作。电容式传感 器结构简单,易于制造,可做得非常小巧,以实现某些特殊的测量;能工作在高低温、强辐射及强 磁场等恶劣的环境中,也能对带有磁性的工件进行测量。
(4)动态响应好。由于极板间的静电引力很小,可动部分做得很小很薄,因此其固有频率很 高,动态响应时间短,能在几兆赫的频率下工作,特别适合动态测量,如测量振动、瞬时压力等。
(5)可以实现非接触测量,具有平均效应。例如非接触测量回转轴的振动或偏心、小型滚珠 轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应,可以减小工作表面粗糙 等对测量的影响。
编辑本段不足之处
电容式传感器存在的不足之处如下:
(1)输出阻抗高,负载能力差。
(2)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(lm~2m导线可达800 pF)、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,这一方面降 低了传感器的灵敏度;另一方面这些电容(如电缆电容)常常是随机变化的,将使传感器工作不稳 定,影响测量精度,其变化量甚至超过被测量引起的电容变化量,致使传感器无法工作。因此对 电缆的选择、安装、接法都要有要求。
为减小电缆分布电容影响,可将电子线 路的前级装在离传感器敏感部分很近的地 方,或采用所谓“双层屏蔽等电位传输技术”,
又称“驱动电缆”技术。这种方法的基本思路 是:连接电缆采用内外双层屏蔽,使内屏蔽层 与被屏蔽的导线电位相同,因而两者之间没 有容性电流存在,这样使引线与内屏蔽之间 的电缆电容不起作用,外屏蔽仍被接地而对 外界电场起屏蔽作用,其原理如图5 - 15所 示。外屏蔽接地后,对地之间电容将成为1:1放大器的负载,它也与电容式传感器的电 容无关。这样无论电缆形状和位置如何变化,都不会对传感器的工作产生影响。
驱动电缆原理图
实验证明:采用驱动电缆技术,即使电容式传感器电容较小,在传输电缆长达10 m时,传感 器仍能很好地工作。
两点注意:
工作频率等于或接近谐振频率时,谐振频率破坏了电容的正常作用。因此,工作频率应该先择低于谐振频率。
电容式传感器的有效电容除与位移有关外,还与角频率有关。因此,在实际应用时必须与标定的条件(ω)相同。
编辑本段测量电路
电容传感器的特点:电容量小,变化更小(PF级)。理论上,交流电桥可作为电容传感器的测量电路,但由于电容及变化太小,不易实现。包括(1)调频电路(2)运算放大器式电路(3)二极管双T形交流电桥(4)脉冲宽度调制电路
调频电路
特点:
(1)转换电路生成频率信号,可远距离传输不受干扰。
(2)具有较高的灵敏度,可以测量高至0.01μm级位移变化量。
(3)但非线性较差,可通过鉴频器(频压转换)转化为电压信号后,进行补偿。
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数字式压力传感器 ASDX DO 品牌:美国Honeywell 型号:ASDX DO 数字式压力传感器 ASDX DO 简介: 有绝压型、差压型和表压型,经校准有温度补偿的输出, 压力范围从 0psi至 1psi 到0psi至 100psi 响应时间 8ms 标准 DIP封装 ASIC增强型输出 I2C兼容性协议此系列传感器可用于非腐蚀性、非电离的工作流体,如空气和干燥气体。 产品特性: 1) 供电电压(Vs): 4.75Vdc至 5... |
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超小体积数字气压计用压力传感器MS5803 型号:MS5803-01BA 超小体积数字气压计用压力传感器MS5803 一、产品简介: MS5803有着更小体积的封装,内部集成了压力传感器、温度传感器、带有24位高分辨率的ADC转换器,压力的分辨率达到了0.012mbar(10cm),提供16位的压力和温度参数的数字输出,同时还提供6个可读参数来对压力和温度进行软件校正,实现高精度的测量,... |
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压力传感器MS45XX 型号:MS45XX 一、压力传感器MS45XX系列说明(1)PCB安装(2)高精度模拟输出,I2C和SPI数字输出(3)J 型引脚或通孔引脚接口(4)0~30英寸水和0~150PSI压力量程(5)3.3V,5.0V独立供电(6)宽温度范围 -25~105℃(7)小尺寸 9.9*12.5mm 二、压力传感器MS45XX典型应用过滤网堵塞检测,高度和气流速度测量,医疗... |
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MSP5100型微熔式压力变送器 型号:MSP5100 产品特点1)重工业CE认证2)100V/m电磁干扰保护3)反向极性保护4)工作温度范围宽5)1%综合误差6)结构小巧7)-40℃~125℃工作温度范围性能参数1)压力范围 50,100,200,300,500,1000,3000,5000,10,000PSI 2)线性精度 ±025%FS(BFSL) 3)介质兼容性 与174PH不锈钢(316L不锈钢可选)兼容的各种介质4)压力循环 ... |
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高分辨率数字压力传感器MS5607 型号:MS5607 新推出24位高分辨率数字压力传感器,与以往的MS5534/5540//5561相比压力的分辨率由0.1mbar(1米)提升到了0.024mbar(20cm),温度分辨率由0.01°C提高到了0.002°C,转换时间由之前的35ms提高到了1ms。同时测量范围由10-1100mbar扩大到了10-1200mbar。精度并没有提高,仍旧是+/-1.5mbar。功耗由以前的4μ... |
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绝压/差压式传感器晶片MS7801 型号:MS7801 测压范围:0-100kPa (1 bar size=3>特性:1)不带温补式压力传感器晶片2)线性度典型值0.05% 3)晶片尺寸1.98*1.84mm4)低成本,高可靠性5)输出幅度 150mV @ 5V6)工作温度 -40 to +125℃典型应用: 绝压或差压检测系统;高度计;气压计... |
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气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置!气体传感器一般被归为化学传感器的一类,尽管这种归类不一定科学。 “气体传感器”包括:半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器等。 编辑本段特性 1 主要特性 1.1 稳定性 稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。 零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。 区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。 理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10% 1.2 灵敏度 灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-old limit value)或爆炸限(LEL-lower explosive limit)的百分比的检测要有足够的灵敏性 1.3 选择性 选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生...
光学气体传感器 ( 1 )直接吸收式气体传感器 红外线气体传感器是典型的吸收式光学气体传感器,是根据气体分别具有各自固有的光谱吸收谱检测气体成分,非分散红外吸收光谱对SO2、CO、CO2、NO等气体具有较高的灵敏度。 另外紫外吸收、非分散紫外线吸收、相关分光、二次导数、自调制光吸收法对NO、NO2、SO2、烃类( CH4) 等气体具有较高的灵敏度。 ( 2)光反应气体传感器 光反应气体传感器是利用气体反应产生色变引起光强度吸收等光学特性改变,传感元件是理想的,但是气体光感变化受到限制,传感器的自由度小。 ( 3 )气体光学特性的新传感器 光导纤维温度传感器为这种类型,在光纤顶端涂敷触媒与气体反应、发热。温度改变,导致光纤温度改变。利用光纤测温已达到实用化程度,检测气体也是成功的。 此外,利用其它物理量变化测量气体成分的传感器在不断开发,如声表面波传感器检测SO2、NO2、H2S、NH3、H2 等气体也有较高的灵敏度。 编辑本段发展 一、着重于新气敏材料与制作工艺的研究开发 对气体传感器材料的研究表明,金属氧化物半导体材料Zn0,SIlo2,Fe203等己趋于成熟化,特别是在C比,C2H5OH,CO等气体检测方面。现在这方面的工作主要有两个方向:[2]1、是利用...