差动式电容测厚传感器详解

电容测厚传感器是用来对金属带材在轧制过程中厚度的检测，其工作原理是在被测带材的上下两侧各放置一块面积相等、与带材距离相等的极板，这样极板与带材就构成了两个电容器C₁、C₂，组成变间隙式差动电容器。把两块极板用导线连接起来成为一个极，而带材就是电容的另一个极，其总电容为C₁+C₂，如果带材的厚度发生变化，将引起电容量的变化，用交流电桥将电容的变化测出来，经过放大即可由电表指示测量结果，如图4-22所示。

图4-22 电容测厚传感器

a）电容极板安放示意图 b）信号处理电路

差动式电容测厚传感器的测量工作原理框图如图4-23所示。音频信号发生器产生的音频信号，接入变压器T的一次线圈，变压器二次侧的两个线圈作为测量电桥的两臂，电桥的另外两桥臂由标准电容C₀和带材与极板形成的被测电容C_x（C_x=C₁+C₂）组成。电桥的输出电压经放大器放大后整流为直流，再经差动放大，即可用指示电表指示出带材厚度的变化。(www.xing528.com)

图4-23 差动式电容测厚传感器的测量工作原理框图

设两传感器极板间距离固定为d₀，若在同一时间分别测得上、下极板与金属板材上、下表面距离为d_x1、d_{x 2}，则被测金属板材厚度d=d₀-（d_x1+d_x2）。由此可见，振荡频率包含了电容传感器的间距的信息。各频率值通过取样计数器获得数字量，然后由微机进行处理以消除非线性频率变换产生的误差，即可获得板材厚度。