工业应用的电容指南

目的

MTI Instruments的爱游戏ayxdota2本指南解释了您需要了解在工业应用中使用电容进行测量所需的了解，包括先进的制造。

基本原则

电容是电荷的变化与电位（即电压）的相应变化的比率。电容器，具有要存储电荷的“容量”的组件由不触摸或连接的导电平行板组成。相反，这些金属板通过空气或绝缘材料层（即电介质）电隔离。

MTI的技术基于平行板电容器测量的原理，并使用探针作为作为另一个板的一个和接地目标。在探针和目标之间形成的电容随着这两个表面之间的距离（间隙）而变化。放大器将间隙的电容转换为与间隙成比例的输出电压。

为什么电容？

因为电容不需要传感器和目标之间的物理接触，所以没有机械加载，探针或目标磨损或目标失真。电容性探针也成本明显小于激光干涉仪，同时在稳定性，精度和分辨率方面匹配或超过它们。

重要的是，电容探头在极端环境中提供可靠的性能。例如，它们可以承受高达1200°F（650°C）和低至4°K（-269.15°C）的温度。电容探针还在非常强的磁场（2个Tesla）中工作，并在真空条件下运行（10-7托）。他们也承受了湿度。

入门

现在你知道一些基础，是时候检查用途和应用程序了。您还可以通过阅读不同行业的MTI案例研究来享受。但是，在为自己的应用程序使用电容之前，您需要考虑设计考虑因素。比较MTI仪器可获得的电容测量系统也可以支持您的努力。爱游戏ayxdota2

产品

累积数字电容系统D系列GAN 3

电容位移和间隙测量探头

累积模拟电容系统

使用和应用程序

电容用于各种工业应用中。例子包括测量位置和振动。无论您是需要标准或高级用途的电容，您都可以从其准确性和可靠性中受益。

标准用途

位置感应
- 这可能是非接触电容传感器最常见的应用。
- 电容传感器的输出与目标的距离成比例。
- 在许多先进的制造应用中，现在需要精确定位。
动态测量
- 与赛道不同，电容传感器可以提供连续的实时测量。
- 非接触式传感器是移动目标的理想选择，因为它们不会增加质量。
- 电容传感器还具有高频率响应，以获得更高的精度。
厚度测量
- 在线监测优于周期性的后期制作采样。
- 可能需要以高速执行厚度测量。
- 多通道测量支持多于一个厚度通道。

高级用途

位置感应
- 支持微米和子微米精度的闭环反馈系统。
- 压电电机支持高精度，但开环线性响应不太准确。
- 电容消除了机械加载，因为没有物理接触。
动态测量
- 实时数据而不是数据记录。
- 用部件振动频率和幅度测量。
- 测量跨加热和冷却循环的热膨胀。
厚度测量
- 当绝缘材料插入间隙时电容会改变。
- 即使探头和目标之间的距离保持恒定，也会发生这种变化。
- 放大器的电压输出变化并与电介质的厚度成比例。

设计注意事项

在使用应用程序使用电容之前，您需要询问和回答一系列问题：

你在想衡量什么？
您需要的准确性程度是多少？
应用程序环境是什么？
接地目标的风险是什么？
你需要连续，自动监控吗？

这只是你需要知道的一些。这就是为什么选择合适的合作伙伴很重要。

开始

行业与案例研究

电容用于从飞机维护到轮胎制造的行业。由于以下案例研究说明，电容也用于消费电子和半导体制造，风和太阳能，工业加工以及汽车行业。

消费类电子产品

电子制造需要快速，精确定位微型部件。在许多装配线上，过程控制现在要求微米甚至亚微米精度。为了用压电致动器或音圈电机定位，数字电容传感器系统将闭环反馈与速度和精度相结合。

半导体制造

半导体制造商正在构建三维（3D）集成电路（IC），其具有垂直堆叠的硅胶晶片和模具。这有助于提高设备性能，但3D IC需要与所有引脚，焊盘和柱子接触的共面曲面。为了实现高分辨率位置控制，使用电容探头。使用高精度数字放大器处理间隙测量。

发电

用于风力涡轮机的发电机需要最佳间隙以确保峰值效率。它们还需要一种耐受苛刻环境和磁场的差距测量解决方案。由非磁性材料制成的耐腐蚀电容探针是耐用的且高度精确的。它们与数字放大器集成并支持使用防定电缆，防止磁导电的电流。

太阳能技术

太阳能行业需要更高密度的芯片，尺寸较小。电容使得能够精确测量，但接地可以阻碍晶圆或干扰感测。拉动测量未接地半导体晶片的电容系统消除了这些风险。它们还通过支持具有亚微米精度的差距目标的差距来消除不准确性。

汽车

制动转子现在更薄和更轻，但它们仍然暴露于可能导致失真或失败的条件。这就是汽车行业在测试期间需要连续数据收集的原因。多通道测量系统承受高温并提供24位数字读数，消除了模拟滤波，线性化，范围扩展和通道的求和的错误。

工业加工

石油系统污染

油油污染可以减少工业润滑油的寿命，并提高维修的成本和频率。在线电容探头支持主动的维护方法，并且当与数字放大器一起使用时，如果用于油流动通道的介电场读取与密封油样品的读数不同，则可以触发CPU报警。监控既连续又自动。

数字电容白皮书的用途和优点

额外资源

有关电容的其他信息，请访问Web上的这些资源。

电场和电容（所有关于电路）
什么是电容式位置传感器？（奥佐材料）
电容传感器如何工作以及如何有效使用它们（传感器）
电容传感器：设计和应用（谷歌书籍）
电容传感器回顾（幻灯片演示文稿）

最近的MTI电容新闻

以下是我们博客上的一些关于电容技术的最新故事，用于精密测量。