電容式精密測微測振傳感器

超高精度電容測微測振儀（最高可分辨1nm）

電容式精密位移振動變形磨損等測量系統(tǒng)

電容式動態(tài)微小振動測量系統(tǒng)

轉臺轉靶等旋轉動態(tài)參量精密測量系統(tǒng)

智能型集成式電容測微測振傳感器

電容測微測振儀是一種精密測量儀器。它可以應用于物體的微小位移、變形量、磨損量、膠帶涂層厚度、油膜或氣膜厚度、機械或物體的微小振動(動態(tài)頻響2.7KHz內)測量;還可應用于彈簧高度自動分選、壓電陶瓷電致伸縮變形特性和陀螺馬達剛度測試等。該儀器系統(tǒng)已在機械加工制造與過程控制、航空航天精密測試、科研院所和高校的科學實驗研究等方面成功應用，其測量精度、實用性和性價比均居同類產品前列。根據(jù)平行板電容傳感器原理可知其電容值為：C=K.s.sld(pF)。其中K為真空中介電常數(shù);為介質相對介電常數(shù);S為極板面積;d為極板間距。、S、d只要保持兩個不變，只改變其中任一參數(shù)就可使電容C改變，因而可制成變面積S型 、變介質介電常數(shù) 型和改變極板間距d三大類型電容式傳感器。JWZC-I型電容測微測振儀系統(tǒng)使用自己設計加工的變極距型電容傳感器。

電容測微測振電原理和傳感器結構電氣示意圖

電容式測微測振系統(tǒng)采用運算式測量原理，是一種非接觸式測量儀器，儀器測量精度、分辨率與測量位移大小(量程)有關。在小量程范圍內，分辨率可高達1nm。一般情況下，當傳感器有效直徑為3(裝夾外徑為10)時，分辨率為0.1um，測量范圍可達±100um，儀器精度為0.1%～0.3%。也可以根據(jù)用戶的實際測量環(huán)境和使用對象專門設計傳感器的敏感和裝夾尺寸大小，進行個性化定制。

激光切割頭Z浮電容式位移傳感器

激光切割加工在現(xiàn)代機械加工制造領域應用廣泛且市場前景廣闊。激光切割過程中，為了保證切割質量，一般要求激光束焦點落在工件表面以下約三分之一板厚的地方，并在加工過程中保持不變，只有這樣才能保證最佳切割效果。因此激光焦點位置的實時檢測與控制，是激光切割加工中一項非常關鍵的技術。

由于激光束光軸方向為Z軸，機床加工平面為XY，故配備了激光自動聚焦裝置的激光切割頭一般稱之為激光切割式Z浮，它能根據(jù)工件表面的起浮驅動激光切割頭自動調整激光束的聚焦位置。激光切割式Z浮一般由切割頭一體化傳感器、微小信號檢測系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)以及伺服電機組成。

目前國內外產品中激光焦點位置的實時檢測大都使用電容式位移傳感器(俗稱感應器，也是激光切割頭的噴嘴)，它能感知和實時測量激光噴嘴與切割板材的距離，從而實現(xiàn)激光焦點位置的實時檢測與控制。

實際加工中，由于工件表面的凹凸不平，表面熱變形以及電容傳感器連接電纜會產生寄生電容干擾等因素影響，這會使得精密位移實時測量與控制的難度大大增加，且實際解決起來問題較為復雜。

我公司基于多年從事電容傳感器產品的研究開發(fā)經驗，提出了有效解決這些問題的方案。

方案一：信號轉換處理集成一體化

如下圖所示，將信號轉換處理模塊集成于傳感器切割頭的噴嘴內，構成真正的一體化電容位移傳感器，輸出到控制器的信號為數(shù)字量，且具有數(shù)據(jù)遠傳功能。

信號轉換處理模塊具體包括下面幾部分功能，如下圖所示。

切割頭只需要一個4芯的連接插頭，連接電纜為高溫屏蔽電纜，與電容調高控制器連接的最大傳輸距離可達100米。

方案二：采用雙屏蔽等位環(huán)電容測微技術

如下圖所示，激光切割頭噴嘴的電容傳感器是在傳統(tǒng)的純銅噴嘴外加兩層屏蔽，即芯層(位移/電容有效信號獲取)、內屏蔽層(保護環(huán))和外屏蔽層(大地，接機床和加工板材)，層與層之間必須絕緣。

這種重新設計加工出的噴嘴電容傳感器能有效改善傳統(tǒng)純銅噴嘴感應器所產生邊緣效應的影響，能有效提高測量精度、穩(wěn)定性和可靠性。