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)極其重要的因素。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。

位移測(cè)量是一種最基本的測(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（proximitysensor），最早的應(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(xiàn)性區(qū)限制，其值可達(dá)到百分之百或更大，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最為合適。

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，錐形尖端一側(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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