技術(shù)文章
Article電容位移傳感器使用過(guò)程中這三類不利因素需要克服
更新時(shí)間：2018-07-30 點(diǎn)擊次數(shù)：2049次
電容位移傳感器在使用過(guò)程中常因電容結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、寄生電容和電容器極板邊緣效應(yīng)的干擾而影響其性能。因此，要設(shè)法克服這些不利因素。
1、克服結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的影響
對(duì)結(jié)構(gòu)的影響首先是溫度。顯然電容位移傳感器吸收的能量小，不會(huì)因發(fā)熱而改變它的工作點(diǎn)，但是周圍環(huán)境的溫度會(huì)改變電容位移傳感器各組成零件的尺寸，另外，介質(zhì)介電常數(shù)也因溫度的變化而有變化，這些都導(dǎo)致電容的附加變化。要消除這一影響，應(yīng)在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)，精心選取材料，配用二次儀表，應(yīng)采用溫度補(bǔ)償。這些措施，往往在設(shè)計(jì)和制造時(shí)已考慮，但選用者必須知道這一因素的重要性。
對(duì)結(jié)構(gòu)有影響的第二個(gè)因素是濕度。電容位移傳感器有一個(gè)重要特點(diǎn)，即電容量一般都很小，僅幾十皮法，甚至幾皮法。如果電源頻率較低，則電容位移傳感器本身的容抗就可高達(dá)幾兆歐或幾百兆歐，是一個(gè)高阻抗、小功率的傳感元件。對(duì)于這樣一個(gè)傳感元件，絕緣問(wèn)題顯得非常突出，在設(shè)計(jì)和使用時(shí)，都要充分考慮到這一點(diǎn)，應(yīng)選用高絕緣性能的材料制作，并且要采取防潮措施。
2、消除寄生電容的干擾
兩導(dǎo)體之間，均可構(gòu)成電容關(guān)聯(lián)，因此，電容位移傳感器除了極板間的電容外，極板還可能與周圍物體產(chǎn)生電容關(guān)聯(lián)，這種附加的電容關(guān)聯(lián)，稱之為寄生電容。由于電容位移傳感器中的電容本身很小，因此對(duì)寄生電容干擾非常敏感，特別是寄生電容極不穩(wěn)定，將導(dǎo)致傳感器的性能不穩(wěn)定。當(dāng)使用電容位移傳感器時(shí)，解決好寄生電容的影響至關(guān)重要。
消除寄生電容的影響，常采用屏蔽和接地技術(shù)。即將傳感器放在金屬殼體內(nèi)，并將殼體接地，這樣就消除了傳感器與殼體外部物體之間不穩(wěn)定的寄生電容。但是，即使采用了上述措施，還會(huì)存在“電纜寄生電容”問(wèn)題，即由于連接電容位移傳感器的電纜所引起的寄生電容。解決這一問(wèn)題的途徑，可用有源式傳感器或者“雙層屏蔽等電位傳輸”（又稱驅(qū)動(dòng)電纜）技術(shù)。
3、消除邊緣效應(yīng)的影響
電容器極板邊緣存在不均勻電場(chǎng)，造成邊緣效應(yīng)，使電容傳感器靈敏度下降并且產(chǎn)生非線性誤差，應(yīng)盡量消除或減少。在結(jié)構(gòu)允許情況下，通常采用等位環(huán)消除邊緣效應(yīng)。帶有等位環(huán)的電容位移傳感器原理圖。等位環(huán)安在內(nèi)極板（圓形）之外，且與電絕緣但等電位。這樣，極板為均勻電場(chǎng)構(gòu)成電容傳感器，發(fā)散的不均勻電場(chǎng)在等位環(huán)外測(cè)不參與工作。
1、克服結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的影響
對(duì)結(jié)構(gòu)的影響首先是溫度。顯然電容位移傳感器吸收的能量小，不會(huì)因發(fā)熱而改變它的工作點(diǎn)，但是周圍環(huán)境的溫度會(huì)改變電容位移傳感器各組成零件的尺寸，另外，介質(zhì)介電常數(shù)也因溫度的變化而有變化，這些都導(dǎo)致電容的附加變化。要消除這一影響，應(yīng)在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)，精心選取材料，配用二次儀表，應(yīng)采用溫度補(bǔ)償。這些措施，往往在設(shè)計(jì)和制造時(shí)已考慮，但選用者必須知道這一因素的重要性。
對(duì)結(jié)構(gòu)有影響的第二個(gè)因素是濕度。電容位移傳感器有一個(gè)重要特點(diǎn)，即電容量一般都很小，僅幾十皮法，甚至幾皮法。如果電源頻率較低，則電容位移傳感器本身的容抗就可高達(dá)幾兆歐或幾百兆歐，是一個(gè)高阻抗、小功率的傳感元件。對(duì)于這樣一個(gè)傳感元件，絕緣問(wèn)題顯得非常突出，在設(shè)計(jì)和使用時(shí)，都要充分考慮到這一點(diǎn)，應(yīng)選用高絕緣性能的材料制作，并且要采取防潮措施。
2、消除寄生電容的干擾
兩導(dǎo)體之間，均可構(gòu)成電容關(guān)聯(lián)，因此，電容位移傳感器除了極板間的電容外，極板還可能與周圍物體產(chǎn)生電容關(guān)聯(lián)，這種附加的電容關(guān)聯(lián)，稱之為寄生電容。由于電容位移傳感器中的電容本身很小，因此對(duì)寄生電容干擾非常敏感，特別是寄生電容極不穩(wěn)定，將導(dǎo)致傳感器的性能不穩(wěn)定。當(dāng)使用電容位移傳感器時(shí)，解決好寄生電容的影響至關(guān)重要。
消除寄生電容的影響，常采用屏蔽和接地技術(shù)。即將傳感器放在金屬殼體內(nèi)，并將殼體接地，這樣就消除了傳感器與殼體外部物體之間不穩(wěn)定的寄生電容。但是，即使采用了上述措施，還會(huì)存在“電纜寄生電容”問(wèn)題，即由于連接電容位移傳感器的電纜所引起的寄生電容。解決這一問(wèn)題的途徑，可用有源式傳感器或者“雙層屏蔽等電位傳輸”（又稱驅(qū)動(dòng)電纜）技術(shù)。
3、消除邊緣效應(yīng)的影響
電容器極板邊緣存在不均勻電場(chǎng)，造成邊緣效應(yīng)，使電容傳感器靈敏度下降并且產(chǎn)生非線性誤差，應(yīng)盡量消除或減少。在結(jié)構(gòu)允許情況下，通常采用等位環(huán)消除邊緣效應(yīng)。帶有等位環(huán)的電容位移傳感器原理圖。等位環(huán)安在內(nèi)極板（圓形）之外，且與電絕緣但等電位。這樣，極板為均勻電場(chǎng)構(gòu)成電容傳感器，發(fā)散的不均勻電場(chǎng)在等位環(huán)外測(cè)不參與工作。
