在激光切割过程中,为控制切口形状,提高切口表面平整度,必须使用自动聚焦跟踪装置,俗称Z 浮,以控制离焦量。Z 浮通常由位移传感器、信号检测电路、模数和数模转换器、中央控制器、伺服电机共五部分组成。按照传感器的类型划分,Z浮通常可分为电容式和变磁阻式两种,前者就是本文所要研究的对象。衡量Z 浮工作性能好坏的技术指标主要有定位精度、重复性、灵敏度、线性度、分辨力、迟滞以及漂移等,而这些大都与传感器和信号检测电路的性能相关。因此,传感器结构的稳定性以及信号检测电路的测量精度直接关系到Z浮工作性能的好坏。影响传感器结构稳定性的因素主要有边缘效应、环境温度、漏电阻等。在石英或陶瓷等温度系数小、绝缘性好的非金属材料上镀一温度系数较小的薄层金属作为极板,同时采用带有保护环的结构便可减小上述三个因素对传感器结构稳定性的影响。受感应极板工作面积和喷嘴工作间隙的限制,传感器的电容量很小,甚至不到1个皮法,相应的电容变化量则更小,因此极难检测。采用充放电微小电容测量电路却可很好地解决这一技术难题,当电容每变化0.01 皮法,就有15 毫伏左右的输出电压。该电路主要由稳压电源、信号发生器、传感电容与参考电容、运算放大驱动器、信号变换器、滤波器、差分式运放器共七部分组成。传统电容式Z 浮所使用的传感器通常只有一块感应极板,为提高定位精度,通常采取多次采样的办法,而这是以牺牲切割速度为代价的,另外也无法消除喷渣对传感器工作的影响。采用新的多通道并行传感技术,把单一感应极板对等分成多个单元以形成多个传感通道并行工作,不仅能在不降低切割速度的前提下提高定位精度,还能消除喷渣对传感器工作的影响。针对激光等离子体对电容传感器的影响,可采取使用辅助气体以吹除等离子体和增加传感器感应极板内环直径这两种方法来消除。