根据焦点位置检测控制系统和系统的关系，焦点位置检测控制系统分为独立式和集成式两种。独立式焦点位置检测与控制系统采用单独的坐标轴进行焦点位置误差的补偿控制，机械结构复杂，本钱较高，但可与各种数控系统和激光切割机床配合使用。而集成式采用激光切割机床本身的一个进给轴（对平面加工）或多个进给轴的合成（对于1维切割加工）运动来进行焦点位置误差的补偿。这种方式具有结构简单、本钱低，易于调整等优点，但要求和数控系统同一设计，对数控系统的开放性要求较高。

　　2.1 电容传感器检测电路

　　如图2所示，电容传感器检测电路由调谐振荡器、信号放大器、晶体稳频振荡器、同步电路、混频电路、信号处理电路等将电容量信号变成对应频率的脉冲信号，通过 对脉冲信号进行频率采样和处理，得到相应的电容量。这里的电容为切割喷嘴和切割对象之间两个极板形成的电容。显然其电容量除了与两个极板的面积有关外，还 与极板之间的介质、极板之间的间隔有关。而这个间隔就与激光聚焦镜和工件之间的间隔有关，也就是与激光焦点与工件之间的间隔有关，所以电容量近似和焦点位 置与切割对象之间的间隔有关。这就是电容传感器检测焦点位置的原理。

　　从图中可以看出，频率和焦点位置误差之间的关系为非线性关系，必须通过计算机进行线性化处理。同时，由于电容量还和极板之间的介质有关，所以检测结果轻易受加工过程中产生的等离子云和喷渣影响，必须加以克服。

　　2.2 电感传感器检测电路

　　如图3所示，由于采用了最新的大规模集成电路，电感传感器的检测电路比较简单，且集成电路采用了新的调制解调方法和算法，减少了以前的检测外差式调频检测电路方法由于传感器的激励信号的相角、频率以及幅值漂移对检测结果的影响，大大进步了检测精度和稳定性。

　　传感器信号通过处理后得到与传感器测头位移成正比的电压信号，通过变换电路转换成相应的频率信号，通过计算机处理得到了焦点的位置误差信号。

　　由于电感传感器的固有特性，对被测信号的频率有一定的限制（几百），不太适用于高速加工场合，同时，由于其为接触式检测方式，只能用于平面加工场合。

　　3 切割过程中等离子云对焦点位置检测系统的影响

　　在工件尚未被切穿的瞬间，激光和金属相互作用，在喷嘴和加工对象之间产生云雾状等离子体，改变电容极板之间的介质，从而对电容传感器产生干扰。在正常切割过 程中，辅助气体将等离子体从切缝中吹散，对电容传感器产生影响较小。但假如加工速度太快和刚开始切割时，由于工件未被完全切穿，激光照射点四周会产生等离 子体云，对电容传感器产生干扰，严重时甚至使传感器无法正常工作，严重影响加工质量。图4为等离子体干扰示意图。

　　由电磁学原理可知，相邻的两个极板间电容量为C=εS/h, 式中ε---极板之间介电常数)一般为(1), S---极板相对有效面积, h---两极板间间隔, 假如没有等离子体的干扰，那么，根据式(1)所测到的电容就和极板（喷嘴和加工对象）之间间隔成反比，由电容量可以方便求出两极板间间隔，进而求出焦点和被加工对象之间的相对位置。但是，当喷嘴和被加工对象之间存在等离子体或喷渣时，电容极板之间的电介质就不是空气了，其介电常数就发生变化。由电容原理公式，此时两个极板间电容量为：

　　C'=ε S1 /[(h-h1)+h1ε/ε1 ]+εS2/h (2), 式中ε1---等离子体的介电常数, h1---等离子体云的厚度, S1 + S2 =S分别为有等离子云或喷渣的区域和无等离子云或喷渣的区域的面积, 假如等离子云均匀分布于喷嘴和被加工对象之间的一定高度范围之内，则电容传感器所测得的两极板间间隔为：

　　h'=(h-h1)+ h1ε/ε1 (3)

　　检测的误差理论值：

　　Δh = h'-h

　　= h1 (ε/ε1 -1) (4)

　　从 式(4)可知，误差的大小由极板间等离子体云的厚度及等离子体的介电常数决定。而等离子体介电常数具有非常大的值，可以达到105的数目级。所以由式 (4)可以看出等离子云或喷渣对检测结果的影响是非常大的，文献[2～4]得出，假如等离子体云的厚度为1～2mm，则由电容传感器检测的两极板间间隔的 理论误差也达到1～2mm，显然达不到激光焦点位置检测的精度指标（为±0.2mm）。