如何選擇電容式位移感測器?

電容式位移感測器

電容式位移感測器是一種非接觸式裝置，用於高解析度測量。它還可用於檢查任何導電物體的位置，以及測量非導電材料的寬度或密度。電容式位移感測器用途廣泛，包括精密厚度測量、組裝線測試、組裝計量和半導體加工。電容式位移感測器遍布全球製造工廠。

選擇合適的位移感測器和測量系統比表面看起來要複雜得多。要為您的特定需求選擇合適的裝置類型，您需要了解應用、環境和準確度。在確定哪種裝置最適合您的用途時，有許多因素需要考慮。

• 要使用的裝置數量

• 安裝成本

• 目標形狀

• 目標應用

• 目標材料

• 目標特性

• 所需測量精度

• 使用環境

基本電容理論

了解您車間的機械如何運作只是等式的一部分。了解其背後的理論也很重要。電容是當電流施加到兩個導電物體時所產生的電場的特性。一個很好的例子是兩個相同類型的導電板帶有電荷。

電容感測器非常適合測量25微米（0.001英寸）到12.5毫米（0.5英寸）範圍內的微小精確距離，並且可以提供測量超過一英寸的客製化感測器。亞奈米範圍的解析度是標準的，範圍是反比因素。

電容感測器具有探頭和放大器。探頭通常是一個小型被動不銹鋼圓柱體。圓形探頭比方形探頭更容易安裝（和製造），並已成為行業標準。但是，兩種類型都可以根據要求提供。

由於它是被動的（不含電子元件），因此它非常穩定，並且可以製造在真空、高溫或低至4°開爾文（液氦）的低溫下運行的探頭。它們也可以由非磁性材料製成，因此它們可以在高磁場（> 2特斯拉）中運行，例如發電機轉子與定子間隙中發現的磁場。電容探頭非常穩定，其解析度可與雷射干涉儀媲美，同時不易發生條紋跳動。

電容基於兩板平行電容理論。

 

圖3 板間距離

其中板間距離 d= ε*A/C

ε=空氣的介電常數，A = 板的面積，C = 板之間的電容（電荷）。

圖4 放大器通過探頭注入非常小的電流 

放大器通過探頭注入非常小的電流；間隙電容兩端產生的電壓與間隙距離成正比。在這種情況下，目標接地；MTI Instruments 還生產不需要接地的探頭和放大器（推挽式）。放大器的頻率響應為0-5kHz。

感測器的限制

電容感測器不能用於有油或水滴以及其他類型污染物（例如剎車灰塵或空氣中的機械碎屑）的環境。

 

雷射三角測量感測器

雷射三角測量感測器可根據其性能和預期用途分為兩類.高解析度雷射通常用於位移和位置監測應用,這些應用需要高精度、穩定性和低溫漂.這些雷射感測器經常應用於過程監測和閉迴路回饋控制系統.近接型雷射三角測量感測器價格便宜得多,通常用於檢測零件是否存在,或用於計數應用.

 

電容式感測器

電容式感測器根據其性能和預期用途可分為兩類.高解析度感測器通常用於位移和位置監測應用,這些應用需要高精度,穩定性和低溫度漂移.這些感測器經常應用於過程監測和閉迴路回饋控制系統.接近型電容式感測器價格便宜得多,通常用於檢測零件的存在或用於計數應用.

 

光纖感測器

Fotonic Sensor™ 是一種非接觸式儀器，它利用光纖槓桿原理進行位移、振動和表面狀況測量。Fotonic Sensor 透過柔性光纖探頭發射光束，接收從目標表面反射的光線，並將此光線轉換為與探頭尖端和被測目標之間距離成比例的電訊號。圖 2 顯示了光纖原理的簡化範例。然後，光纖感測器的輸出訊號電壓用於確定目標表面的位置、位移、振動幅度、頻率和波形。

 

如何選擇適用的電容式位移感測器?

在計算測量精度時，您必須記住結果會因您使用的測量系統而異。理想情況下，測量會根據所尋求的測量範圍而變化。此外，了解您使用的測量系統的功能至關重要。您可以用肉眼查看測量結果還是需要使用軟體查看測量結果？這些是您在做出選擇之前必須回答的問題。