电容式测厚仪原理

2020-07-20  阅读次数:

  电容式测厚仪

  一、电容传感器基本原理

  电容传感器具有温度稳定性好、结构简单、精度高、响应快、线性范围宽和实现非接触式测量等优点。近年来,由于电容测量技术的不断完善,微米级精度的电容测微仪已是一般性产品,电容测微技术作为高精度、非接触式的测量手段广泛应用于科研和生产加工行业。电容传感器最常用的形式为平行平板电容器,物理学上用下式描述:

  即电容器的电容值C与极间距h成反比,与极板面积S和介电常数成正比。对于变

  ,此

  极距型传感器,测量中被测物与大地连接,单极式电容传感器与之形成一个电容器电容器接入开环放大倍数为A的运算放大器反馈回路中,由此得到其原理公式:

  式中:

  为电容式精密测微仪的电压输出;

  为标准参比电容;

  为信号源标准方

  波输出信号;S为传感器测头有效端面面积;与被测物体之间的距离。

  为传感器测头的有效待测电容;h为传感器

  二、电容测厚仪设计

  图1 电容测厚仪传感器安装结构示意图

  电容测厚仪用于测量金属板材在轧制过程中的厚度变化,是电容的动极板,总电容为

  ,作为一个桥臂。

  ,放在板材两边,板材

  如果板材只是上下波动,电容的增量一个增加一个减少,总的电容量如果板材的厚度变化使电容

  不变;

  变化,电桥将该信号变化输出为电压,经放大器、整流电路

  的直流信号送出处理显示,显示为厚度变化。

  图2 测厚原理示意图

  图2所示为测厚原理,由于被测物3是非绝缘体,特别是在线测量时,由于工件加工中存在振幅为

  的振动,所以采用差动测量的方法,使其表面分别与传感器1、2构成电容

  的实时监测,即当给定传感器2的相对位置和板材初始厚

  ,传感器引起电压的变化为:

  器,由此形成对其厚度变化量度h时,板材厚度变化

  ,则有

  式中:

  可得总的变化电压:

  由此,差动测量方法有效地解决了工件加工过程中的振动问题。

  图3 电容测厚仪电路原理框图

  至此,输出信号通过放大、整流、差放电路和指示仪表即可显示板材的厚度

  三、电容测厚传感器在板材轧制装置中的应用

  CC0L1RC1C2RBL2 。优点

  ? 由于这种传感器具有结构简单,体积小,动态响应好,能实现非接触测量等特点,

  因而被广泛应用 ? 动态响应好