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Article電容位移傳感器使用過程中這三類不利因素需要克服
更新時間：2018-07-30 點擊次數(shù)：1808次
電容位移傳感器在使用過程中常因電容結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、寄生電容和電容器極板邊緣效應(yīng)的干擾而影響其性能。因此，要設(shè)法克服這些不利因素。
1、克服結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的影響
對結(jié)構(gòu)的影響首先是溫度。顯然電容位移傳感器吸收的能量小，不會因發(fā)熱而改變它的工作點，但是周圍環(huán)境的溫度會改變電容位移傳感器各組成零件的尺寸，另外，介質(zhì)介電常數(shù)也因溫度的變化而有變化，這些都導(dǎo)致電容的附加變化。要消除這一影響，應(yīng)在設(shè)計傳感器時，精心選取材料，配用二次儀表，應(yīng)采用溫度補償。這些措施，往往在設(shè)計和制造時已考慮，但選用者必須知道這一因素的重要性。
對結(jié)構(gòu)有影響的第二個因素是濕度。電容位移傳感器有一個重要特點，即電容量一般都很小，僅幾十皮法，甚至幾皮法。如果電源頻率較低，則電容位移傳感器本身的容抗就可高達幾兆歐或幾百兆歐，是一個高阻抗、小功率的傳感元件。對于這樣一個傳感元件，絕緣問題顯得非常突出，在設(shè)計和使用時，都要充分考慮到這一點，應(yīng)選用高絕緣性能的材料制作，并且要采取防潮措施。
2、消除寄生電容的干擾
兩導(dǎo)體之間，均可構(gòu)成電容關(guān)聯(lián)，因此，電容位移傳感器除了極板間的電容外，極板還可能與周圍物體產(chǎn)生電容關(guān)聯(lián)，這種附加的電容關(guān)聯(lián)，稱之為寄生電容。由于電容位移傳感器中的電容本身很小，因此對寄生電容干擾非常敏感，特別是寄生電容極不穩(wěn)定，將導(dǎo)致傳感器的性能不穩(wěn)定。當(dāng)使用電容位移傳感器時，解決好寄生電容的影響至關(guān)重要。
消除寄生電容的影響，常采用屏蔽和接地技術(shù)。即將傳感器放在金屬殼體內(nèi)，并將殼體接地，這樣就消除了傳感器與殼體外部物體之間不穩(wěn)定的寄生電容。但是，即使采用了上述措施，還會存在“電纜寄生電容”問題，即由于連接電容位移傳感器的電纜所引起的寄生電容。解決這一問題的途徑，可用有源式傳感器或者“雙層屏蔽等電位傳輸”（又稱驅(qū)動電纜）技術(shù)。
3、消除邊緣效應(yīng)的影響
電容器極板邊緣存在不均勻電場，造成邊緣效應(yīng)，使電容傳感器靈敏度下降并且產(chǎn)生非線性誤差，應(yīng)盡量消除或減少。在結(jié)構(gòu)允許情況下，通常采用等位環(huán)消除邊緣效應(yīng)。帶有等位環(huán)的電容位移傳感器原理圖。等位環(huán)安在內(nèi)極板（圓形）之外，且與電絕緣但等電位。這樣，極板為均勻電場構(gòu)成電容傳感器，發(fā)散的不均勻電場在等位環(huán)外測不參與工作。
1、克服結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的影響
對結(jié)構(gòu)的影響首先是溫度。顯然電容位移傳感器吸收的能量小，不會因發(fā)熱而改變它的工作點，但是周圍環(huán)境的溫度會改變電容位移傳感器各組成零件的尺寸，另外，介質(zhì)介電常數(shù)也因溫度的變化而有變化，這些都導(dǎo)致電容的附加變化。要消除這一影響，應(yīng)在設(shè)計傳感器時，精心選取材料，配用二次儀表，應(yīng)采用溫度補償。這些措施，往往在設(shè)計和制造時已考慮，但選用者必須知道這一因素的重要性。
對結(jié)構(gòu)有影響的第二個因素是濕度。電容位移傳感器有一個重要特點，即電容量一般都很小，僅幾十皮法，甚至幾皮法。如果電源頻率較低，則電容位移傳感器本身的容抗就可高達幾兆歐或幾百兆歐，是一個高阻抗、小功率的傳感元件。對于這樣一個傳感元件，絕緣問題顯得非常突出，在設(shè)計和使用時，都要充分考慮到這一點，應(yīng)選用高絕緣性能的材料制作，并且要采取防潮措施。
2、消除寄生電容的干擾
兩導(dǎo)體之間，均可構(gòu)成電容關(guān)聯(lián)，因此，電容位移傳感器除了極板間的電容外，極板還可能與周圍物體產(chǎn)生電容關(guān)聯(lián)，這種附加的電容關(guān)聯(lián)，稱之為寄生電容。由于電容位移傳感器中的電容本身很小，因此對寄生電容干擾非常敏感，特別是寄生電容極不穩(wěn)定，將導(dǎo)致傳感器的性能不穩(wěn)定。當(dāng)使用電容位移傳感器時，解決好寄生電容的影響至關(guān)重要。
消除寄生電容的影響，常采用屏蔽和接地技術(shù)。即將傳感器放在金屬殼體內(nèi)，并將殼體接地，這樣就消除了傳感器與殼體外部物體之間不穩(wěn)定的寄生電容。但是，即使采用了上述措施，還會存在“電纜寄生電容”問題，即由于連接電容位移傳感器的電纜所引起的寄生電容。解決這一問題的途徑，可用有源式傳感器或者“雙層屏蔽等電位傳輸”（又稱驅(qū)動電纜）技術(shù)。
3、消除邊緣效應(yīng)的影響
電容器極板邊緣存在不均勻電場，造成邊緣效應(yīng)，使電容傳感器靈敏度下降并且產(chǎn)生非線性誤差，應(yīng)盡量消除或減少。在結(jié)構(gòu)允許情況下，通常采用等位環(huán)消除邊緣效應(yīng)。帶有等位環(huán)的電容位移傳感器原理圖。等位環(huán)安在內(nèi)極板（圓形）之外，且與電絕緣但等電位。這樣，極板為均勻電場構(gòu)成電容傳感器，發(fā)散的不均勻電場在等位環(huán)外測不參與工作。
