电感式和电容式的优缺点

电感式和电容式的优缺点

电容式传感器是将被测量(如尺寸、压力等)的变化转换成电容变化量的一种传感器。实际上，电容传感器本身(或和被测物》就是一个可变电容器。电容式传感器具有一系列突出的优点，如结构简单，体积小，适应性强，温度稳定性好，动态响应好，可以实现非接触测量，其有平均效应等。　电容式传感器不但广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，而且还逐步扩大应用于压力、差压、液面、料面、成分含量等方面的测量。电容式传感器的缺点主要是寄生电容影响较大，用变极距型电容式传感器进行测量时具有非线性。　寄生电容是指连接电容极板的导线电容和传感器本身的泄漏电容。它不但降低了测量灵敏度，而且引起非线性物出，有时可使传感器处于不稳定的工作状态。　随着材料、工艺、测量电路及集成电路技术的提高，电容式传感器的缺点将不断得到克服，使其优点得以充分发挥。 一、电容式传感器的优点　与电阻式、电感式等传感器相比，电容式传感器具有以下一些优点。　1、温度稳定性好　　电容式传感器的电容值一般与电极材料无关，仅取决于电极的几何尺寸，且空气等介质损耗很小，其他因素影响甚微(因本身发热极小)。而电阻式传感器有电阻，工作时会产生大量热量，不仅损失能量，而且造成元件发热，缩短了使用寿命。　2、结构简单，适应性强　　电容式传感器结构简单，易于制造，能在高低退、强辐射及强磁场等各种恶劣的环境条件下工作，适应能力强，尤其可以承受很大的温度变化，在高压力、高冲击、过载等悄况下都能正常工作，能测超大量的高压和低压差，能对带进工件进行测量。此外，为实现某些特殊要求的测量还可以把传感器的体积做得很小。　3、动态响应好　　电容式传感器由于极板间的静电引力很小，需要的作用能量极小，又由于它的可动部分可以做得很小很薄，即质量很轻，因此其固有频率很高，动态响应时间短，能在几兆赫的颇率下工作，特别适合动态测量。又由于其介质损耗小，可以用较高频率供电，因此系统工作频率高，可用于测量高速变化的参数，如测量振动、瞬时压力等。　4、可以实现非接触测量，具有平均效应　　当被测件不允许接触测量时，电容式传感器可以进行非接触测量。这种情况下，电容式传感器具有平均效应，可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。　　电容式传感器除上述优点之外，还因带电极板间的静电引力极小，因此所需输入能量极小，特别适宜低能量输入的测量，例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏，分辨力非常高，能感受。0.Olmm甚至更小的位移。　二、电容式传感器的缺点　1、输出阻抗高，负载能力差　　电容式传感器的容盆受其电极几何尺寸等限制一般做得不大(为几十到几百皮法，使传感器的输出阻抗很高。因此电容式传感器负载能力差，易受外界干扰影响而产生不稳定现象，严重时甚至无法工作，必须采取屏蔽措施。容杭大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高(几十兆欧以上)，否则绝缘部分将作为旁路电阻而形响传感器的性能(如灵敏度降低)，为此还要特别注意周围环境(如温湿度、清洁度等)对绝缘性能的影响。高频供电虽然可降低传感器的输出阻抗，但放大、传箱远比低频时复杂，且寄生电容形响加大，难以保证工作稳定。　2、寄生电容影响大　　电容式传感器的初始电容最很小，而其引线电缆电容、测量电路的杂散电容以及传感器极板与其周围导体构成的电容等“寄生电容”却较大，这不仅降低了传感器的灵敏度，而且这些电容(如电缆电容)常常是随机变化的，将使传感器的工作很不稳定，影响测量精度，其变化量甚至超过被测量引起的电容变化量，致使传感器无法工作。因此对电缆的选择、安装、接法等都有严格的要求。　3、输出特性非线性　　变极距型电容传感器的输出特性是非线性的，虽可采用差动结构来改善，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址将与传感器电容址直接处加，使输出特性非线性。　　随着材料、工艺、电子技术，特别是集成电路的高速发展，电容式传感器的优点将得到发扬而缺点会不断得到克服，电容式传感器正逐渐成为一种高灵敏度、高梢度，在动态、低压及一些特殊测量方面大有发展前途的传感器。