电容式位移传感器可以实现非接触测量

电容式位移传感器可以实现非接触测量, 用来

测量各种导电材料的间隙、长度、尺寸或位置、振动位移等。CapaN CD (非接触电容位移传感器) 测量原理的基础在于理想平板电容的构成, 两个平板电极由传感器和相对应的被测体组成, 当恒定的交流电加在传感器电容上时, 传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比,交流电压经检波器,与一个可设置的补偿电压叠加,经放大,作为模拟信号输出。capaN CD T610 是一个精密的单通道系统, 它由电容位移传感器, 传感器电缆和处理信号的前置器组成,用户可以在现场用二点线性化方法校准。这种传感器的特点是工作时无磨损,免维修、对被测体没有作用力、具有高的零点稳定性和精度、与被测体导电性能以及导电性能变化无关而且几乎不受温度影响。capaN CD T610 可输出0～10 V 的电压,在牺牲精度的情况下,测量范围还可以扩大2～3 倍。

2. 2 电容式物位传感器

电容式物位传感器有两个导电极板(通常把容

器壁作为一个电极) , 由于电极间是气体、液体或固体而导致静电容发生变化, 因而可以敏感物位。它的敏感元件有三种形式, 即棒状、板状和线状, 其工作温度、压力主要受绝缘材料的限制。电容式物位传感器可以采取微机控制,实现自动调整灵敏度,并具有自诊断功能,同时能够检测敏感元件的破损、绝缘性的降低、电缆和电路的故障等, 并可以自动报警,实现高可靠性的信息传递。由于电容式传感器

无机械可动部分, 且敏感元件简单, 操作方便, 是目前应用最广的一种物位传感器。

2. 3 固态电容式指纹传感器

个人身份的确定和权限的认定是人类社会生活

的一个重要环节,尤其随着信息网络时代的到来,人们对安全性的要求越来越高。传统的身份识别方法在安全性、可靠性方面的不足越来越明显。随着传感器技术的发展,人们利用电容式传感器对人体不

变的生物特征如指纹进行识别,从而识别人的身份, 可靠性大大提高,广泛应用于养老金领取、人事工资管理、银行柜员身份确认等很多场合。

目前市场上有两种固态指纹传感器, 第一种是

单次触摸型传感器,要求手指在采集区进行可靠的

触摸;第二种则需要用手指在传感器表面擦过,传感器会采集一套特定的数据进行快速分析和认证。这两种指纹传感器都是利用指纹中凸起的部分置于传感器电容像素电极时电容量会有所增加, 从而通过检测增加的电容来进行数据采集的。目前这两种指

电容式传感器虽然存在很多不足,比如:寄生电

容影响大,不仅降低了传感器的灵敏度和精度,而且会使仪器工作不稳定,变极距型电容传感器输出成

非线性,即使其他类型的电容传感器由于边缘效应

的存在,也会出现非线性等。但随着材料、工艺、电子技术尤其是集成技术的高速发展,成功地解决了

电容传感器在使用中存在的问题,使之成为一种高

灵敏度、高精度,在动态、低压及一些特殊测量方面大有前途的传感器。电容式传感器的应用非常广泛,凡是可以转换为间距、面积和介电常数的量都可以用电容传感器来测量。限于篇幅,本文不可能一

一介绍,仅就几方面的应用作一介绍。

2. 1 电容式位移传感器

电容式位移传感器可以实现非接触测量, 用来

测量各种导电材料的间隙、长度、尺寸或位置、振动位移等。CapaN CD (非接触电容位移传感器) 测量原理的基础在于理想平板电容的构成, 两个平板电极由传感器和相对应的被测体组成, 当恒定的交流电加在传感器电容上时, 传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比,交流电压经检波器,与一个可设置的补偿电压叠加,经放大,作为模拟信号输出。capaN CD T610 是一个精密的单通道系统, 它由电容位移传感器, 传感器电缆和处理信号的前置器组成,用户可以在现场用二点线性化方法校准。这种传感器的特点是工作时无磨损,免维修、对被测体没有作用力、具有高的零点稳定性和精度、与被测体导电性能以及导电性能变化无关而且几乎不受温度影响。capaN CD T610 可输出0～10 V 的电压,在牺牲精度的情况下,测量范围还可以扩大2～3 倍。

2. 2 电容式物位传感器

电容式物位传感器有两个导电极板(通常把容

器壁作为一个电极) , 由于电极间是气体、液体或固体而导致静电容发生变化, 因而可以敏感物位。它的敏感元件有三种形式, 即棒状、板状和线状, 其工作温度、压力主要受绝缘材料的限制。电容式物位传感器可以采取微机控制,实现自动调整灵敏度,并具有自诊断功能,同时能够检测敏感元件的破损、绝缘性的降低、电缆和电路的故障等, 并可以自动报警,实现高可靠性的信息传递。由于电容式传感器

无机械可动部分, 且敏感元件简单, 操作方便, 是目前应用最广的一种物位传感器。

2. 3 固态电容式指纹传感器

个人身份的确定和权限的认定是人类社会生活

的一个重要环节,尤其随着信息网络时代的到来,人

们对安全性的要求越来越高。传统的身份识别方法

在安全性、可靠性方面的不足越来越明显。随着传

感器技术的发展,人们利用电容式传感器对人体不

变的生物特征如指纹进行识别,从而识别人的身份,

可靠性大大提高,广泛应用于养老金领取、人事工资

管理、银行柜员身份确认等很多场合。

目前市场上有两种固态指纹传感器, 第一种是

单次触摸型传感器,要求手指在采集区进行可靠的

触摸;第二种则需要用手指在传感器表面擦过,传感

器会采集一套特定的数据进行快速分析和认证。这

两种指纹传感器都是利用指纹中凸起的部分置于传

感器电容像素电极时电容量会有所增加, 从而通过

检测增加的电容来进行数据采集的。目前这两种指

纹传感器都得到了广泛的应用。

3 电容式传感器的发展

近年来随着科学技术的发展,电容式传感器的

纹传感器都得到了广泛的应用。

3 电容式传感器的发展

近年来随着科学技术的发展,电容式传感器的

缺点不断地被克服,应用也越来越广泛,尤其是出现

了数字式智能化的电容式传感器,它是一种先进的

数字式测量系统。将其测量部件技术与微处理器的

第2 期张白莉:电容式传感器的应用和发展25 计算功能结合为一体,使得测量仪表至控制仪表成

为全数字化系统。数字式智能化传感器的综合性能

指标、实际测量准确度比传统的传感器提高了很多。

总之,随着传感器技术的发展,电容式传感器的形式

将会多种多样,其形式应以非接触式为研制重点。

其发展方向是通过广泛应用微机等高新电子技术来

获得全面性能的进一步提高,同时还要向着小型化、

智能化、多功能化的方向发展。__