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电容式传感器使用中应注意的事项

发布日期:2017-12-04 10:32:53 【关闭】
摘要:电容式传感器在使用过程中常因电容结构不稳定、寄生电容和电容器极板边缘效应的干 扰而影响其性能。因此,要设法克服这些不利因素

   电容式传感器在使用过程中常因电容结构不稳定、寄生电容和电容器极板边缘效应的干扰而影响其性能。因此,要设法克服这些不利因素。

  1.克服结构不稳定的影响

  对结构的影响首先是温度。显然电容式传感器吸收的能量小,不会因发热而改变它的工作点,但是周围环境的温度会改变电容式传感器各组成零件的尺寸,另外,介质介电常数也因温度的变化而有变化,这些都导致电容的附加变化。要消除这一影响,应在设计传感器时,精心选取材料,配用二次仪表,应采用温度补偿。这些措施,往往在设计和制造时已考虑,但选用者必须知道这一因素的重要性。

  对结构有影响的第二个因素是湿度。电容式传感器有一个重要特点,即电容量一般都很小,仅几十皮法,甚至几皮法。如果电源频率较低,则电容式传感器本身的容抗就可高达几兆欧或几百兆欧,是一个高阻抗、小功率的传感元件。对于这样一个传感元件,绝缘问题显得非常突出,在设计和使用时,都要充分考虑到这一点,应选用高绝缘性能的材料制作,并且要采取防潮措施。

  2.消除寄生电容的干扰

   两导体之间,均可构成电容联系,因此,电容式传感器除了极板间的电容外,极板还可能与周围物体产生电容联系,这种附加的电容联系,称之为寄生电容。由于电容式传感器中的电容本身很小,因此对寄生电容干扰非常敏感,特别是寄生电容极不稳定,将导致传感器的性能不稳定。当使用电容式传感器时,解决好寄生电容的影响至关重要。

  消除寄生电容的影响,常采用屏蔽和接地技术。即将传感器放在金属壳体内,并将壳体接地,这样就消除了传感器与壳体外部物体之间不稳定的寄生电容。但是,即使采用了上述措施,还会存在“电缆寄生电容”问题,即由于连接电容式传感器的电缆所引起的寄生电容。解决这一问题的途径,可用有源式传感器或者“双层屏蔽等电位传输”(又称驱动电缆)技术。

  3.消除边缘效应的影响

  电容器极板边缘存在不均匀电场,造成边缘效应,使电容传感器灵敏度下降并且产生非线性误差,应尽量消除或减少。在结构允许情况下,通常采用等位环消除边缘效应。图4.5是带有等位环的电容式传感器原理图。等位环3安在内极板2(圆形)之外,且与2电绝缘但等电位。这样,极板1与2间为均匀电场构成电容传感器,发散的不均匀电场在等位环3外测不参与工作。

gooxian-有等位平板电容传感器原理图

 

  

 

 

  

  

 

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