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关于纳米位移电容传感器
近些年，前沿的工业生产和科研领域中，高精度、高分辨率、高稳定性的微位移系统有着不可动摇的重要地位。微位移测量系统的各项技术要求也反映出各国前沿技术的科研能力。纳米位移电容传感器作为一种非接触式精密测量仪器，具有温度稳定性好、结构简单、静电引力小，输入能量低、测量精度高、动态响应好、稳定可靠、使用方便，成本低廉、并可实现非接触测量等一系列优点。目前，纳米位移电容传感器已广泛应用于半导体、精密机床、医疗器械、航空、航天等领域，主要用来测量各种微小位移、形变、孔径及各种截面的形状误差等。
作为超精密运动控制技术的行业专家，三英精控研发纳米位移电容传感器已有5年多的时间了，在此期间，攻克了一个个技术难关，传感器技术已日益完善，在相关领域已得到了广泛的应用。
纳米位移电容传感器的原理
根据电磁场理论，理想的平行板电容器的容值计算公式为：
（1）其中εr为两个平行板之间介质的介电常数，S为平行板的面积，k为静电力常数，d为两个平行板的间距。当上式中，εr，S，d 三个参量任意一个发生变化，电容都会发生变化。因此电容传感器有三种：变面积型、变电介质型和变极板间距型，三种类型电容传感器都可以检测位移变化。令ε=εr/(4πkd)，则：
（2）
电容值的测量如图2所示，Vi为输入信号（交流信号），Cr为参考电容，Cm为待测电容，为输出信号，则：
（3）
电容测量电路
假设Cm为理想电容，将（2）带入（3），可得：
（4）由公式（4）可知，理想状况下，在短距离的范围内输出的电压信号与平行板电容间距d近似为线性关系。电容传感器的测试原理图如图3所示。
电容传感器测试原理示意图
纳米位移电容传感器的特点
1、温度稳定性好
电容传感器的电容值一般仅取决于电极的几何尺寸，自热效应等因素对稳定性影响很小。因此，只需考虑强度、温度系数、抗蠕变能力等机械特性，合理选择传感器的材料和结构尺寸即可。
2、结构简单，适应性强
电容传感器极板一般使用金属材料，极板间的介质多使用无机材料空气，玻璃，石英，陶瓷等，结构简单，易于制造。而且由于可以不使用有机材料和磁性材料，因此能在高温、低温、强辐射及强磁场等恶劣环境下工作，适应能力极强。
3、静电引力小，输入能量低
电容传感器两极板间存在静电引力，一般情况下，这种静电引力极小对于单一电容式传感器，静电引力在一量级对于差动式电容传感器，静电引力为零。因此，电容传感器所需输入力和输入能量也极小，特别适用于微小位移、压力、加速度等物理量的精密测量。
4、动态响应好
电容传感器固有频率一般很高，因此动态响应时间很短。而且其介质损耗小，可以用较高频率供电，因此可用于测量高速变化的参数。可实现非接触测量。电容传感器在进行位移测量时是非接触的，不会损伤被测表面，而且具有平均效应，可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。
5、成本低廉
任何一种技术的推广和普及都与其成本息息相关，完成同一测量目的，基于电容传感器的测量系统成本大约只有光电传感器测量系统的十分之一左右。
电容传感器典型应用领域
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随着科学技术的高速发展，纳米位移电容传感器的应用也越来越广泛。三英精控秉承着“高端创新、精益制造”的宗旨，将继续投入并加大研发，为广大用户提供更好、更优质的产品。同时，三英精控也将不断提升服务质量，竭诚为客户解决难题。
三英精控还可以根据不同需求来进行定制，满足不同应用场合。更多产品信息，请来电咨询。
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