激光器在切割過(guò)程中，切割頭與工件的距離以及噴嘴與工件表面的垂直度是兩個(gè)重要的因素。直接影響加工質(zhì)量，所以為了提高切割質(zhì)量，減少?gòu)U品的產(chǎn)生，需要在切割頭上安裝一些專(zhuān)門(mén)的傳感器以保證其能產(chǎn)生穩(wěn)定一致的切割質(zhì)量，并能夠增加過(guò)程安全性。


　　激光切割頭在工件形狀發(fā)生變化以及表面出現(xiàn)凹凸不平的障礙時(shí)，傳感器自動(dòng)檢測(cè)到變化并根據(jù)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)高度，使其始終與工件表面的距離保持一致可以更快的加工材料而不必持續(xù)監(jiān)督（還是要看的）當(dāng)今國(guó)內(nèi)外采用的位移傳感器基本上是電容式，其結(jié)構(gòu)和形狀與加工頭相適應(yīng)，同時(shí)配有檢測(cè)信號(hào)處理單元。

　　位移測(cè)量是一種基本的測(cè)量工作，按照傳感器是否與被測(cè)工件接觸，位移傳感器可分為接觸式和非接觸式兩種類(lèi)型，比較起接觸式傳感器，非接觸式傳感器在保證高分辨率的同時(shí)，具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，滯后誤差低，甚至為零。

　　非接觸式傳感器，有時(shí)稱(chēng)接近覺(jué)傳感器（proximity sensor），應(yīng)用當(dāng)屬接近開(kāi)關(guān)，即被檢測(cè)物體與敏感探頭接近到一定距離時(shí)，給出開(kāi)關(guān)信號(hào)，目前的接近覺(jué)傳感器已經(jīng)發(fā)展到不僅可以探測(cè)物體的有無(wú)，而且可以給出物體距離敏感探頭的距離，并可提供關(guān)于工件外形和空間位置的信息，因?yàn)樗梢杂糜趯?duì)移動(dòng)物體的位移進(jìn)行測(cè)量，所以這類(lèi)傳感器也稱(chēng)為非接觸式位移傳感器，常用位移傳感器有磁滯伸縮位移傳感器，電渦流式位移傳感器，電容式位移傳感器，電感器位移傳感器等。

　　由各種傳感器的原理可知，電容傳感器靈敏度高，具有以下特點(diǎn)：

　　1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，易于制造，易于保證高的精度，可以做成小尺寸傳感器，以實(shí)現(xiàn)特殊測(cè)量，能工作在高低溫，強(qiáng)輻射及強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣環(huán)境中，可以承受高壓力，高沖擊，過(guò)載等。

　　2、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，由于極板間的靜電引力很小，需要的作用能量極小，又其可動(dòng)部分可以做的很小很薄，因此其固有頻率很高動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短，能在幾兆赫的頻率下工作，特別適合動(dòng)態(tài)測(cè)量。

　　3、較大的相對(duì)變化量只受線性區(qū)限制，其值可達(dá)到百分之九十九或更大，可以保證傳感器的分辨率和測(cè)量范圍。

　　4、發(fā)熱小，自身溫度系數(shù)小，由于電容傳感器的電容值于電極材料無(wú)關(guān)，可以選擇溫度系數(shù)低的材料，在外界溫度穩(wěn)定的情況下，可以保證好的穩(wěn)定性。

　　綜上所述，可見(jiàn)這些優(yōu)點(diǎn)十分適合激光加工，對(duì)于激光切割頭來(lái)說(shuō)，采用電容式移位傳感器為合適。

　　電容傳感器的結(jié)構(gòu)分析：

　　激光器用位移式電容傳感器與噴嘴體復(fù)合，傳感器由內(nèi)外兩個(gè)不同金屬錐形殼套在一起組成，內(nèi)外殼層中間為陶瓷絕緣介質(zhì)，外殼層選擇接地且與內(nèi)層絕緣，傳感器工作時(shí)起屏蔽作用，錐形一側(cè)內(nèi)殼層下部連接一環(huán)形金屬片切與外層絕緣，此環(huán)形金屬片于金屬工件即構(gòu)成一個(gè)電容傳感器的兩個(gè)極板，從內(nèi)殼層中引出一通道于信號(hào)采集系統(tǒng)相連接傳感器工作時(shí)依次通過(guò)此通道，金屬內(nèi)可層使發(fā)射極板（環(huán)形金屬片）帶電，整個(gè)探頭上端于激光加工機(jī)連接，工作時(shí)激光束通過(guò)內(nèi)層金屬殼穿出在激光切割過(guò)程中，噴嘴到工件的距離間隙變化對(duì)切割質(zhì)量有很大影響，如果距離太小，巨大的反沖壓力會(huì)作用在透鏡上，致使透鏡被溶渣微粒撞擊或附著，造成透鏡損壞，另外噴嘴端部非常容易受到溶渣的侵蝕，影響噴嘴孔的圓度，破壞切割方向的勻稱(chēng)性，過(guò)小的工作間距將使氣流以過(guò)膨脹的超音速流動(dòng)，噴嘴間隙處容易產(chǎn)生激波，間距變小時(shí)，激波發(fā)生區(qū)域向噴嘴外徑方向擴(kuò)大，氣體壓力會(huì)波動(dòng)，壓力的非勻稱(chēng)性將使氣體密度發(fā)生變化，形成密度梯度場(chǎng)，氣體密度變化隨氣體壓力增高所覆蓋的面積增大，其強(qiáng)度也隨壓力增加而增大，而噴嘴間隙過(guò)大時(shí)，會(huì)使氣體噴嘴離工件太遠(yuǎn)，噴嘴間隙中的氣壓將減小，導(dǎo)致工件表面過(guò)熱，熔融區(qū)加大，切縫加寬。

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