根據(jù)焦點位置檢測控制系統(tǒng)和系統(tǒng)的關(guān)系，焦點位置檢測控制系統(tǒng)分為獨立式和集成式兩種。獨立式焦點位置檢測與控制系統(tǒng)采用單獨的坐標軸進行焦點位置誤差的補償控制，機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本錢較高，但可與各種數(shù)控系統(tǒng)和激光切割機床配合使用。而集成式采用激光切割機床本身的一個進給軸（對平面加工）或多個進給軸的合成（對于1維切割加工）運動來進行焦點位置誤差的補償。這種方式具有結(jié)構(gòu)簡單、本錢低，易于調(diào)整等優(yōu)點，但要求和數(shù)控系統(tǒng)同一設(shè)計，對數(shù)控系統(tǒng)的開放性要求較高。

　　2.1 電容傳感器檢測電路

　　如圖2所示，電容傳感器檢測電路由調(diào)諧振蕩器、信號放大器、晶體穩(wěn)頻振蕩器、同步電路、混頻電路、信號處理電路等將電容量信號變成對應(yīng)頻率的脈沖信號，通過 對脈沖信號進行頻率采樣和處理，得到相應(yīng)的電容量。這里的電容為切割噴嘴和切割對象之間兩個極板形成的電容。顯然其電容量除了與兩個極板的面積有關(guān)外，還 與極板之間的介質(zhì)、極板之間的間隔有關(guān)。而這個間隔就與激光聚焦鏡和工件之間的間隔有關(guān)，也就是與激光焦點與工件之間的間隔有關(guān)，所以電容量近似和焦點位 置與切割對象之間的間隔有關(guān)。這就是電容傳感器檢測焦點位置的原理。

　　從圖中可以看出，頻率和焦點位置誤差之間的關(guān)系為非線性關(guān)系，必須通過計算機進行線性化處理。同時，由于電容量還和極板之間的介質(zhì)有關(guān)，所以檢測結(jié)果輕易受加工過程中產(chǎn)生的等離子云和噴渣影響，必須加以克服。

　　2.2 電感傳感器檢測電路

　　如圖3所示，由于采用了新的大規(guī)模集成電路，電感傳感器的檢測電路比較簡單，且集成電路采用了新的調(diào)制解調(diào)方法和算法，減少了以前的檢測外差式調(diào)頻檢測電路方法由于傳感器的激勵信號的相角、頻率以及幅值漂移對檢測結(jié)果的影響，大大進步了檢測精度和穩(wěn)定性。

　　傳感器信號通過處理后得到與傳感器測頭位移成正比的電壓信號，通過變換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率信號，通過計算機處理得到了焦點的位置誤差信號。

　　由于電感傳感器的固有特性，對被測信號的頻率有一定的限制（幾百），不太適用于高速加工場合，同時，由于其為接觸式檢測方式，只能用于平面加工場合。

　　3 切割過程中等離子云對焦點位置檢測系統(tǒng)的影響

　　在工件尚未被切穿的瞬間，激光和金屬相互作用，在噴嘴和加工對象之間產(chǎn)生云霧狀等離子體，改變電容極板之間的介質(zhì)，從而對電容傳感器產(chǎn)生干擾。在正常切割過 程中，輔助氣體將等離子體從切縫中吹散，對電容傳感器產(chǎn)生影響較小。但假如加工速度太快和剛開始切割時，由于工件未被完全切穿，激光照射點四周會產(chǎn)生等離 子體云，對電容傳感器產(chǎn)生干擾，嚴重時甚至使傳感器無法正常工作，嚴重影響加工質(zhì)量。圖4為等離子體干擾示意圖。

　　由電磁學原理可知，相鄰的兩個極板間電容量為C=εS/h, 式中ε---極板之間介電常數(shù))一般為(1), S---極板相對有效面積, h---兩極板間間隔, 假如沒有等離子體的干擾，那么，根據(jù)式(1)所測到的電容就和極板（噴嘴和加工對象）之間間隔成反比，由電容量可以方便求出兩極板間間隔，進而求出焦點和被加工對象之間的相對位置。但是，當噴嘴和被加工對象之間存在等離子體或噴渣時，電容極板之間的電介質(zhì)就不是空氣了，其介電常數(shù)就發(fā)生變化。由電容原理公式，此時兩個極板間電容量為：

　　C'=ε S1 /[(h-span)+spanε/ε1 ]+εS2/h (2), 式中ε1---等離子體的介電常數(shù), span---等離子體云的厚度, S1 + S2 =S分別為有等離子云或噴渣的區(qū)域和無等離子云或噴渣的區(qū)域的面積, 假如等離子云均勻分布于噴嘴和被加工對象之間的一定高度范圍之內(nèi)，則電容傳感器所測得的兩極板間間隔為：

　　h'=(h-span)+ spanε/ε1 (3)

　　檢測的誤差理論值：

　　Δh = h'-h

　　= span (ε/ε1 -1) (4)

　　從 式(4)可知，誤差的大小由極板間等離子體云的厚度及等離子體的介電常數(shù)決定。而等離子體介電常數(shù)具有非常大的值，可以達到105的數(shù)目級。所以由式 (4)可以看出等離子云或噴渣對檢測結(jié)果的影響是非常大的，文獻[2～4]得出，假如等離子體云的厚度為1～2mm，則由電容傳感器檢測的兩極板間間隔的 理論誤差也達到1～2mm，顯然達不到激光焦點位置檢測的精度指標（為±0.2mm）。