工业应用电容指南

目的

MTI仪器公司的这份指南解释了在爱游戏ayxdota2工业应用中使用电容进行测量需要了解的内容，包括先进的制造业。

基本原则

电容是电荷的变化与其电势(即电压)的相应变化之比。电容器是一种具有储存电荷“容量”的元件，它由互不接触或相互连接的导电平行板组成。相反，这些金属板是由空气或一层绝缘材料(即电介质)电隔离的。

MTI的技术基于平行板电容测量原理，使用探针作为一个板和接地的目标作为另一个板。在探针和目标之间形成的电容量随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成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，所以没有机械负载，探头或目标磨损，或目标失真。电容探头的成本也明显低于激光干涉仪，而在稳定性、精度和分辨率方面匹配或超过它们。

重要的是，电容式探头在极端环境下提供可靠的性能。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。电容式探头也可以工作在非常强的磁场(2特斯拉)和真空条件下(10-7托)。它们也能承受湿气。

入门

既然您已经了解了一些基础知识，那么就该研究一下使用和应用程序了。您还可以通过阅读MTI不同行业的案例研究获益。然而，在为您自己的应用程序使用电容之前，您需要考虑到设计方面的考虑。比较MTI仪器提供的电容测量系统也可以支持您的努力。爱游戏ayxdota2

产品

使用和应用程序

电容用于各种工业应用。例子包括测量位置和振动。无论您需要电容的标准或先进的用途，您将受益于其准确性和可靠性。

标准用途
  • 位置传感
    • 这可能是非接触式电容式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，现在需要精确的定位。
  • 动态测量
    • 与绊线不同，电容传感器可以提供连续的、实时的测量。
    • 非接触式传感器是理想的运动目标，因为它们不增加质量。
    • 电容式传感器还具有高频率响应，精度更高。
  • 厚度测量
    • 在线监测优于定期的、生产后的采样。
    • 厚度测量可能需要在高速下进行。
    • 多通道测量支持多个厚度通道。
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先进的使用
  • 位置传感
    • 支持微米和亚微米精度的闭环反馈系统。
    • 压电电机支持高精度，但开环线性响应不准确。
    • 电容消除了机械负载，因为没有物理接触。
  • 动态测量
    • 实时数据代替数据记录。
    • 用分量振动测量频率和振幅。
    • 测量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，电容就会发生变化。
    • 即使探测器和目标之间的距离保持不变，也会发生这种变化。
    • 放大器的电压输出变化，与电介质的厚度成比例。

设计注意事项

在您的应用程序中使用电容之前，您需要问并回答一系列问题:
  • 你想衡量什么？
  • 你需要的精确度是多少?
  • 什么是应用环境?
  • 让目标停飞有什么风险?
  • 你需要连续的、自动的监控吗?

这只是你需要知道的一部分。这就是为什么选择正确的伴侣也很重要。

开始

行业与案例研究

电容被用于从飞机维修到轮胎制造的各个行业。正如下面的案例研究所解释的，电容还被用于消费电子和半导体制造、风能和太阳能、工业加工以及汽车工业。

消费电子产品

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是亚微米精度。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。

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半导体制造

半导体制造商正在制造以垂直堆叠的硅晶片和硅晶片为特征的三维集成电路(ICs)。这有助于提高设备性能，但3D ic需要共面表面与所有插脚、垫和支柱接触。为了实现高分辨率的位置控制，使用了电容探头。间隙测量采用高精度数字放大器进行。

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发电

风力涡轮机的发电机需要一个最佳间隙，以确保峰值效率。他们还需要一种能承受恶劣环境和磁场的间隙测量解决方案。采用非磁性材料制成的耐腐蚀电容探头，经久耐用，精度高。它们集成了数字放大器，并支持使用定制电缆，以防止磁感应电流。

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太阳能技术

太阳能行业需要具有较小临界尺寸的更高密度碎片。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较差目标来消除不准确的。

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汽车

刹车转子现在更薄更轻，但它们仍然暴露在可能导致扭曲或故障的条件下。这就是为什么汽车行业需要在测试期间持续收集数据。多通道测量系统可承受高温，并提供24位数字读数，消除模拟滤波、线性化、范围扩展和通道求和的误差。

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工业加工

油系统污染

油包水污染会降低工业润滑油的使用寿命，增加维修成本和频率。在线电容探头支持一种主动的维护方法，当与数字放大器一起使用时，如果油流通道的介电场读数与密封油样的读数不同，可以触发CPU警报。监控是连续的和自动的。

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数字电容白皮书的用途和优点

额外资源

有关电容的更多信息，请访问Web上的这些资源。

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