電容式傳感器采用非接觸式設(shè)計。也就是說,他們能夠在不接觸物體的情況下精確測量物體的位置或位移。因此,被測物體不會變形或損壞,目標(biāo)運(yùn)動也不會受到抑制。此外,它們可以測量高頻運(yùn)動,因?yàn)閭鞲衅鞯娜魏尾糠侄疾恍枰c物體保持接觸,使其成為振動測量或高速生產(chǎn)線應(yīng)用的理想選擇。
1、范圍/距離
電容式傳感器的量程由傳感器的直徑或面積決定。面積越大,測量范圍越大。測量范圍通常在探頭接觸目標(biāo)時開始指定。此時放大器的輸出為零伏。當(dāng)間隙增加到等于電容系統(tǒng)的滿量程測量范圍時,放大器輸出為10伏(Vdc)。理論上,探頭可以在這兩個極端之間的任何位置工作,但是,不建議在間隙的10%以下工作。話雖如此,理想的工作或隔離距離在5Vdc到7Vdc之間,這將允許目標(biāo)靠近或遠(yuǎn)離探頭而不會超出范圍。
測量傳感器都具有內(nèi)置的直流電壓偏移。一旦啟用,輸出電壓可以通過簡單地調(diào)節(jié)電位器改變多達(dá)10伏。如果您的數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控系統(tǒng)需要-5Vdc至+5Vdc輸入,或者希望從某個固定電壓點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)測量,這是理想的選擇。
2、解析度
位移傳感器的分辨率定義為特定系統(tǒng)能夠可靠測量的最小距離變化量。電容傳感器提供極高的分辨率和穩(wěn)定性,通常超過昂貴和復(fù)雜的激光干涉儀系統(tǒng)。由于它們能夠檢測如此小的運(yùn)動,它們已成功用于許多要求苛刻的測量應(yīng)用,包括計算機(jī)磁盤驅(qū)動器跳動、顯微鏡聚焦和高度復(fù)雜的光刻工具中的納米定位。
決定分辨率的主要因素是系統(tǒng)的電噪聲。如果傳感器與目標(biāo)之間的距離恒定,則電壓輸出仍會由于系統(tǒng)的白噪聲而略有波動。假設(shè)在沒有外部信號處理的情況下,無法檢測到小于儀器隨機(jī)噪聲的電壓輸出偏移。
因此,大多數(shù)分辨率值是基于噪聲的峰峰值呈現(xiàn)的,可以用以下公式表示:分辨率=靈敏度X噪聲
靈敏度只是測量范圍除以電容放大器的電壓輸出擺幅。從公式中可以看出,對于固定靈敏度,分辨率僅取決于系統(tǒng)的噪聲。噪音越低,分辨率越好!
值得注意的是,一些制造商根據(jù)峰值或rms噪聲指定分辨率,從而聲稱分別比峰峰值好2倍和6倍。雖然是一種可接受的方法,但它有些誤導(dǎo),因?yàn)榇蠖鄶?shù)用戶沒有能力解讀小于峰峰值噪聲值的電壓變化。噪聲量取決于系統(tǒng)帶寬。這是因?yàn)樵肼曂ǔkS機(jī)分布在很寬的頻率范圍內(nèi),通過過濾限制帶寬將消除一些不需要的高頻波動。