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電容位移傳感器的一個(gè)典型案例是測量剎車盤在受力的情況下的形變。為了得到更加接近真實(shí)剎車情況下的測量結(jié)果,剎車盤必須在極端情況下進(jìn)行測試。
剎車盤以2,000rpm 的速度旋轉(zhuǎn),溫度高達(dá) 600°C。只有具備高測量速度或者截止頻率的測量手段,才可以不被由于高溫導(dǎo)致的,被測物體磁性和導(dǎo)電性能的變化所影響。能夠加緊建立人類與天然出產(chǎn)領(lǐng)域之間的聯(lián)系新技術(shù)革命以及科技時(shí)代的到來使世界進(jìn)入信息時(shí)代的浪潮。 傳感器探頭還要提供特別高的分辨率,因?yàn)閯x車盤受力引起的形變低于100μm。而提供的電容式位移傳感器幾乎滿足所有該應(yīng)用的需求,是理想的選擇。
控制棒是實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆正常啟停、功率運(yùn)行和緊急停止的重要控制裝置。當(dāng)遇到需要停堆的緊急情況時(shí),控制棒以自由落體的方式快速落下,達(dá)到停止反應(yīng)的安全狀態(tài)。但是控制棒在落棒期間可能遇到卡棒事故,運(yùn)行期間可能會出現(xiàn)彈棒事故,因此對控制棒的棒位測量至關(guān)重要。電容式位移傳感器的特點(diǎn)優(yōu)勢高阻抗、小功率,因而所需的輸入力很小,輸入能量也很低。棒位測量系統(tǒng)使操作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)控制棒是否按照的程序運(yùn)行和產(chǎn)生故障時(shí)的位置,并迅速處理控制棒故障,以確??刂瓢舻陌踩\(yùn)行??刂瓢袈浒暨^程為直線下落運(yùn)動,當(dāng)使用電容位移傳感器測量位移時(shí),能夠準(zhǔn)確反映電容與位移關(guān)系的方程式是知道控制棒在堆芯中位置的關(guān)鍵。
變介電常數(shù)型電容傳感器設(shè)被測非導(dǎo)電液體的介電常數(shù)為ε1,液面高度為h,傳感器總高度為H,內(nèi)筒外徑為d,外筒內(nèi)徑為D,此時(shí)電容值為
式中,ε為空氣介電常數(shù);C0為由傳感器的基本尺寸決定的初始電容值,。此傳感器的電容量正比于被測液位的高度h。
電容傳感器是將被測量(尺寸、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電容變換量的一種傳感器。磁致伸縮位移傳感器,是利用磁致伸縮原理、通過兩個(gè)不同磁場相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號來準(zhǔn)確地測量位置的。它本身就是一個(gè)可變電容器,有的也與被測物體一起組成可變電容器。
知識點(diǎn)1-電容傳感器的工作原理
對于一個(gè)平板電容器,它的電容量其中ε0為真空的介電常數(shù);ε為介質(zhì)相對于真空的介電常數(shù);A為極板的覆蓋面積;δ為兩極板間的距離。
可見,當(dāng)電容器中的ε、δ、A發(fā)生變化,均會引起電容的變化?;谶@個(gè)原理,固定住其中兩個(gè)參數(shù),只改變剩下一個(gè)參數(shù),就能達(dá)到通過電容量變化觀測被測值的目的。動極板相對于定極板移動時(shí),機(jī)械位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葜档淖兓ㄟ^電路轉(zhuǎn)化得到電信號的相應(yīng)變化量。只需要配套測量電路,將電容的變化轉(zhuǎn)化為電信號輸出,即可得到被測值。根據(jù)變化參數(shù)的不同,電容傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三種。
知識點(diǎn)2-極距變化型電容傳感器
保證電容器的兩個(gè)極板間相互覆蓋面積和介質(zhì)不變,那么電容量將與極距呈非線性關(guān)系。電容的變化量:得到傳感器的靈敏度
可見極距變化型電容傳感器的靈敏度與極距的二次方成反比,極距越小,靈敏度越高,但它們是非線性關(guān)系。為了減小非線性誤差,通常測量范圍Δδ?δ0,一般規(guī)定極距變化范圍Δδ≈0.1。
實(shí)際應(yīng)用中常采用差動型電容傳感器以穩(wěn)定傳感器性能,它的結(jié)構(gòu)與差動型可變磁阻式傳感器相似,靈敏度是通常結(jié)構(gòu)的二倍。
主要用于解決下述各種測量問題:
壓電微位移、振動臺,電子顯微鏡微調(diào),天文望遠(yuǎn)鏡鏡片微調(diào),精密微位移測量等。
電容式位移傳感器的性能
電容式位移傳感器是以電容器為敏感元件,將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換為電容器電容量變化的一種傳感器。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高、工作可靠、動態(tài)響應(yīng)好,可實(shí)現(xiàn)非接觸測量,能在惡劣環(huán)境條件下工作,主要用于位移、液位等方面的測量。