電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn),因其帶電板間的靜電引力很小,所需輸入力和輸入能量小,因而可測(cè)低的壓力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很靈敏,分辨力高,能感應(yīng)0.01μm甚至更小的位移。由于其空氣等介質(zhì)損耗小,采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)并接成電橋式時(shí)產(chǎn)生的零殘小,因此允許電路進(jìn)行高倍率放大,使儀器具有很高的靈敏度。
1)溫度穩(wěn)定性好
電容式傳感器的電容值一般與電材料無(wú)關(guān),這有利于選擇溫度系數(shù)低的材料,又因本身發(fā)熱小,影響穩(wěn)定性甚微。而電阻傳感器有銅損,易發(fā)熱產(chǎn)生零漂。
2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制造和保證高的精度,可以做得非常小巧,以實(shí)現(xiàn)某些特殊的測(cè)量;能工作在高溫,強(qiáng)輻射及強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣的環(huán)境中,可以承受很大的溫度變化,承受高壓力,高沖擊,過(guò)載等;能測(cè)量超高溫和低壓差,也能對(duì)帶磁工作進(jìn)行測(cè)量。
3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好
電容式傳感器由于帶電板間的靜電引力很小(約幾個(gè)10^(-5)N),需要的作用能量小,又由于它的可動(dòng)部分可以做得很小很薄,即質(zhì)量很輕,因此其固有頻率很高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短,能在幾兆赫茲的頻率下工作,特別適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。又由于其介質(zhì)損耗小可以用較高頻率供電,因此系統(tǒng)工作頻率高。它可用于測(cè)量高速變化的參數(shù)。
4)可以非接觸測(cè)量且靈敏度高
可非接觸測(cè)量回轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)或偏心率、小型滾珠軸承的徑向間隙等。當(dāng)采用非接觸測(cè)量時(shí),電容式傳感器具有平均效應(yīng),可以減小工件表面粗糙度等對(duì)測(cè)量的影響。
電容式變送器電路部分的檢查
1.接通電源,檢查電容式變送器輸出端電壓信號(hào)的狀態(tài)。若無(wú)輸出電壓,應(yīng)先檢查電源電壓是否正常;是否符合供電要求;電源與電容式變送器及負(fù)載設(shè)備之間有無(wú)接線錯(cuò)誤。如果電容式變送器接線端子上無(wú)電壓或性接反均可造成電容式變送器無(wú)電壓信號(hào)輸出。排除上述原因,則應(yīng)進(jìn)一步檢查放大器板線路中元件有無(wú)損壞問(wèn)題;線路板接插件有無(wú)接觸不良現(xiàn)象,可采取對(duì)照正常儀表的測(cè)量電壓與故障儀表對(duì)應(yīng)的測(cè)量電壓相比較的方法,確定故障點(diǎn),必要的情況下可更換有故障的放大器板。在對(duì)流量型電容式變送器檢查時(shí),對(duì)J型電容式放大器板應(yīng)特別要注意采取防靜電措施。
2.接通電源,在給定輸入壓力信號(hào)后,若電容式變送器輸出過(guò)高(大于10VDC),或輸出過(guò)低(小于2.0VDC),且改變輸入壓力信號(hào)和調(diào)整零點(diǎn)、量程螺釘時(shí)輸出均無(wú)反應(yīng)。對(duì)于這類故障,除檢查電容式變送器測(cè)量部分敏感部件有無(wú)異常外,應(yīng)檢查電容式變送器放大器板上“振蕩控制電路部分”工作正常與否。高頻變壓器T1-12之間正常峰值電壓應(yīng)為25~35VP-P;頻率約為32kHz。其次檢查放大器板上各運(yùn)算放大器的工作狀況;各部分的元器件有無(wú)損壞問(wèn)題等。此類故障需要更換放大器板。
3.電容式變送器在線路設(shè)計(jì)和工藝裝配質(zhì)量上要求都十分嚴(yán)格,在實(shí)際使用中對(duì)出現(xiàn)的線路故障,經(jīng)檢查確認(rèn)后好與生產(chǎn)廠家聯(lián)系更換其故障線路板,以確保儀表長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性和可靠性。電路中影響電容式變送器精度的因素很多,主要的有以下幾種。
(1)非線性元件的影響 常規(guī)的電壓、電流電容式變送器多為交流變換器(小互感器),次級(jí)工頻交流信號(hào)經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓后獲得終的直流信號(hào)。由于整流二管,它們是非線性器件,因此它的電壓、電流曲線均存在非線性特征。
(2)電容式變送器鐵芯的影響常規(guī)變送器變換中均采用鐵芯材料作為導(dǎo)磁介質(zhì)。一方面由于鐵磁材料所表現(xiàn)出來(lái)的非線性特征(磁化喵線的起始區(qū)和飽和區(qū)),并非是一種理想的線性傳輸關(guān)系,因此必然會(huì)對(duì)變送器的精度產(chǎn)生影響。另一方面,由于鐵磁材料的磁滯性,鐵芯對(duì)變送器的精度也會(huì)產(chǎn)生影響。一般在工頻范圍內(nèi),常規(guī)的硅鋼片滯后角度在0°~15°內(nèi)變化,而這個(gè)滯后角度的存在相當(dāng)于增加了無(wú)功功率的成分,由于常規(guī)功率變送器是把電壓和電流信號(hào)通過(guò)乘法器運(yùn)算得出功率,所以這個(gè)滯后角度也會(huì)影響到功率電容式變送器的精度。
(3)運(yùn)算放大器的影響 常規(guī)電量電容式變送器大多由運(yùn)算放大器組成,溫度對(duì)運(yùn)算放大器的工作影響很大,溫度發(fā)生變化,“零”點(diǎn)漂移,使得工作點(diǎn)不穩(wěn)定,直接影響了電容式變送器的精度和可靠性。
(4)電容式變送器整定值選取的影響 變送器的整定值雖然在選取時(shí)盡可能接近滿值,但實(shí)際使用時(shí)電容式變送器往往不能工作在線性區(qū)而造成誤差。
(5)阻抗不匹配造成的誤差影響
(6)系統(tǒng)不平衡的影響 常規(guī)變送器計(jì)算功率一般近似認(rèn)為系統(tǒng)是平衡的,但實(shí)際上是不平衡的,系統(tǒng)的這種不平衡往往也對(duì)變送器的精度產(chǎn)生影響。
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