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电容式称重传感器的原理和优缺点

信息采集:    发布时间:2017-07-31    点击数:载入中...
原理:
    电容式称重传感器是利用电容器振荡电路的振荡频率f与极板间距d 的正比例关系工作。极板有两块,一块固定不动,另一块可移动。在承重台加载被测物时,板簧挠曲,两极板之间的距离发生变化,电路的振荡频率也随之变化。测出频率的变化即可求出承重台上被测物的质量。电容式传感器耗电量少,造价低,准确度为1/200~1/500。
     

         电容式称重传感器的原理和优缺点               电容式称重传感器的原理和优缺点

主要优点:

    电阻、电感和电容是电子技术中的三大类无源元件,电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的传感器,它实质上就是一个具有可变参数的电容器。


电容式传感器具有下列优点:

(1)高阻抗,小功率,仅需很低的输入能量。而电阻式称重传感器则仅有几百欧姆的输
入输出阻抗
(2)可获得较大的变化量,从而具有较高的信噪比和系统稳定性。
(3)动态响应快,工作频率可达几兆赫,稠b接触测量,被测物是导体或半导体均可。
(4)结构简单.适应性强,可在高低温、强辐射等恶劣的环境下工作,应用较广。
随着电子技术及计算机技术的发展,电容式传感器所存在的易受干扰和易受分布电容影响等缺点不断得以克服,而且还开发出容栅位移传感器和集成电容式传感器:因此它在非电量测量和自动检测中得到广泛应用,可测量压力、位移、转速、加速度、厚度、液位、湿度、振动、成分含量等参数。电容式传感器有着很好的发展前景。


产品缺点:

缺点一:输出阻抗高,负载能力差

    电容式称重传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制不易做得很大,一般为几十到几百微法,甚至只有几个微法。因此,电容式称重传感器的输出阻抗高,因而负载能力差,易受外界干扰影响产生不稳定现象,严重时甚至无法工作。必须采取妥善的屏蔽措施,从而给设计和使用带来不便。容抗大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高,否则绝缘部分将作为旁路电阻而影响仪器的性能,为此还要特别注意周围的环境如温度、清洁度等。若采用高频供电,可降低电容式称重传感器的输出抗阻,但高频放大、传感器远比低频的复杂,且寄生电容影响大,不易保证工作的稳定性。


缺点二:输出特性非线性

    电容式称重传感器的输出特性是非线性的,虽采用差分型来改善,但不可能完全消除。其他类型的电容传感器只有忽略了电场的边缘效应时,输出特性才呈线性。否则边缘效应所产生的附加电容量将于传感器电容器直接叠加,使输出特性非线性。比如电阻式的板环式称重传感器则精度可以最高达到0.1%;


缺点三:寄生电容影响大

    电容式称重传感器的初始电容量小,而连接传感器和电子线路的引线电容、电子线路的杂散电容以及传感器内板极与周围导体构成的电容等所谓寄生电容缺较大,不仅降低了传感器的灵敏度,而且这些电容常常是随机变化的,将使仪器工作很不稳定,影响测量精度。电阻式的柱式称重传感器灵敏度可以做到2,mv/v,但是精度仍可以维持在0.5%因此对电缆的选择、安装、接法都有严格的要求。例如,采用屏蔽性好、自身分布电容小的高频电线作为引线,引线粗而短,要保证仪器的杂散电容小而稳定等等,否则不能保证高的测量精度。


    应该指出,随着材料、工艺、电子技术,特别是集成技术的高速发展,使电容式称重传感器的优点得到发扬而缺点不断在克服。电容传感器正逐渐成为一种高灵敏度、高精度,在动态、低压及一些特殊测量方面大有发展前途的传感器。



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