Емкостные датчики положения и перемещения объекта

Емкостные датчики перемещений имеют широкую сферу применения. Они могут использоваться как самостоятельно для измерения перемещений, так и входить в состав других датчиков. Могут измерять перемещение объектов изготовленных из различных материалов.

Принцип действия датчиков основан на изменении геометрии конденсатора или на изменении диэлектрических свойств среды, расположенной между его обкладками. Датчики могут состоять из одного или нескольких конденсаторов (дифференциальный вариант или мостовой).

Рис. 1.4 Емкостной датчик контроля положения объекта:

А – уравновешенное состояние; Б – неуравновешенное состояние.

(1.1)

При измерении малых перемещений рабочая характеристика устройства практически линейная.

На практике при измерении перемещения электропроводного объекта, его поверхность часто играет роль пластины конденсатора. Собственная пластина конденсатора должна быть экранирована, что позволяет повысить линейность преобразования и уменьшить влияние краевых эффектов. Типовой датчик перемещения работает на частотах в пределах нескольких мегагерц, поэтому может регистрировать быстрые перемещения объекта.

Емкостные датчики могут работать и с непроводящими средами и объектами, но при этом их точность несколько ухудшается. Для улучшения метрологических характеристик таких датчиков используют «активные экраны», включая их в измерительную схему датчика.

Рис. 1.5 Емкостной датчик положения с экранирующим кольцом: А – поперечное сечение; Б – внешний вид.

Рис. 1.6 Емкостной датчик положения объекта, с активным экраном вокруг электрода.

В последние годы в датчиках перемещений широко стали применять мостовые схемы включения конденсаторов. На рисунке показан линейный мостовой датчик перемещений.

Рис. 1.7 Емкостной датчик мостового типа: А – устройство групп электродов, Б – эквивалентная схема.

(1.2)