




电容传感器是一种通过简单的机械结构就能实现低功耗、良好的动态性能以及非接触式测量等特点的传感器。电容传感器能有效检测到微米级的位移变化,具有非常高的精度,应用前景广泛。目前主要广泛应用于灾害监测、航空航天及工业生产中对微小位移、液位、压力、重力等参数的测量。那么,容量不足,就会造成如下的情况:熔胶的运动会使合模电子尺的显示变换,有波动,或者合模的运动会使射胶电子尺的显示波动,造成测量结果误差很大。针对控制棒落棒时棒位指示传感器的电容和位移关系,在水平位置下,在4种不同的工况下将控制棒数据进行标定,对标定得到的电容值取值和值的二分之一作为拟合值,分别采用三次样条插值、二乘法、BP***网络的方法对数据进行拟合,然后使用4种工况下得到的原始数据进行插值观察误差并做残差分析。MATLAB拟合结果表明,三次样条插值具有良好的效果。
电容传感器的特点
电容变换器需要将所测的力学量转换成电压或电流后进行放大和处理。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。 在有些条件下,这些力学量变化相当缓慢,而且变化范围, 测量要有较高的分辨率,其他传感器很难做到高分辨率要求, 而有的电容测微仪分辨率为0.01 μm, 大量程为100±5 μm,因此一般采用电容式传感器进行检测比较适宜,
这类传感器具有以下 突出优点:
高阻抗、小功率,因而所需的输入力很小,输入能量也很低。
电容式传感器因带电极板间静电引力(约几个10-5N),因此所需输入能量,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。

变介电常数型电容传感器设被测非导电液体的介电常数为ε1,液面高度为h,传感器总高度为H,内筒外径为d,外筒内径为D,此时电容值为
式中,ε为空气介电常数;C0为由传感器的基本尺寸决定的初始电容值,。此传感器的电容量正比于被测液位的高度h。
电容传感器是将被测量(尺寸、压力等)的变化转换成电容变换量的一种传感器。阻值的变化量反映了位移的量值,阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。它本身就是一个可变电容器,有的也与被测物体一起组成可变电容器。
知识点1-电容传感器的工作原理
对于一个平板电容器,它的电容量其中ε0为真空的介电常数;ε为介质相对于真空的介电常数;A为极板的覆盖面积;δ为两极板间的距离。
可见,当电容器中的ε、δ、A发生变化,均会引起电容的变化。基于这个原理,固定住其中两个参数,只改变剩下一个参数,就能达到通过电容量变化观测被测值的目的。只需要配套测量电路,将电容的变化转化为电信号输出,即可得到被测值。优点:具有一般非接触式仪器所共有的无磨擦、无损磨和无惰性特点外,还具有信噪比大,灵敏度高,零漂小,频响宽,非线性小,精度稳定性好,抗电磁干扰能力强和使用操作方便等优点。根据变化参数的不同,电容传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三种。
知识点2-极距变化型电容传感器
保证电容器的两个极板间相互覆盖面积和介质不变,那么电容量将与极距呈非线性关系。电容的变化量:得到传感器的灵敏度
可见极距变化型电容传感器的灵敏度与极距的二次方成反比,极距越小,灵敏度越高,但它们是非线性关系。为了减小非线性误差,通常测量范围Δδ?δ0,一般规定极距变化范围Δδ≈0.1。
实际应用中常采用差动型电容传感器以稳定传感器性能,它的结构与差动型可变磁阻式传感器相似,灵敏度是通常结构的二倍。