Hur kapacitiva sensorer fungerar
Kapacitiva sensorer använder olika typer av kondensatorer som avkänningselement. På grund av förändringen i det uppmätta värdet kommer kondensatorns kapacitans att ändras. Genom mätkretsen kan kapacitansändringen omvandlas till en elektrisk signalutgång. Genom att mäta storleken på den elektriska signalen kan den uppmätta magnituden bedömas. Detta är den grundläggande arbetsprincipen för kapacitiva sensorer.
Fördelar med kapacitiva sensorer
1. Bra temperaturstabilitet
Kapacitansvärdet för den kapacitiva sensorn är i allmänhet oberoende av elektrodmaterialet, vilket bidrar till valet av material med låga temperaturkoefficienter, och på grund av dess mycket låga värmealstring påverkas stabiliteten lite. Motståndsgivaren har kopparförlust, vilket är lätt att generera nolldrift på grund av värmeutveckling.
2. Enkel struktur
Den kapacitiva sensorn har en enkel struktur, är lätt att tillverka och säkerställer hög noggrannhet, och kan göras mycket liten för att uppnå några speciella mätningar; den kan arbeta i tuffa miljöer som hög temperatur, stark strålning och starka magnetfält, och tål höga temperaturer Förändringar, tål högt tryck, hög stöt, överbelastning, etc.; kan mäta ultra-hög temperatur och låg tryckskillnad och kan även mäta magnetiskt arbete.
3. Bra dynamisk respons
På grund av den lilla elektrostatiska attraktionen mellan elektrodplattorna (cirka några 10(-5)N) kräver den kapacitiva sensorn mycket lite energi, och eftersom dess rörliga del kan göras mycket liten och tunn, det vill säga massan Den är mycket lätt, så dess naturliga frekvens är hög, den dynamiska svarstiden är kort och den kan arbeta vid frekvenser på flera megahertz, vilket är särskilt lämpligt för dynamiska mätningar. Och på grund av sin lilla dielektriska förlust kan den drivas med en högre frekvens, så att systemet arbetar med en hög frekvens. Den kan användas för att mäta snabbt föränderliga parametrar.
4. Mätning utan-kontakt och hög känslighet
Beröringsfri mätning av vibrationer eller excentricitet hos roterande axlar, radiellt spel för små kullager, etc. När beröringsfri mätning används har den kapacitiva sensorn en medelvärdeseffekt, vilket kan minska påverkan av arbetsstyckets ytjämnhet på mätningen.
In addition to the above advantages, capacitive sensors can measure extremely low pressure, force, and small acceleration, displacement, etc. It can be made very sensitive, with high resolution, and can sense displacements of 0.01μm or even smaller. Due to its small loss of medium such as air, the zero residual generated when the differential structure is connected in a bridge type is very small, so the circuit is allowed to perform high magnification amplification, so that the instrument has high sensitivity.
Nackdelar med kapacitiva sensorer
1. Hög utgångsimpedans och dålig belastningskapacitet.
No matter what type of capacitive sensor, limited by the geometric size of the electrode plate, its capacitance is very small, generally tens to hundreds of picofarads (pF), so the output impedance of the capacitive sensor is very high, up to Ω. Due to the high output impedance, the output power is small, the load capacity is poor, and it is easily affected by external interference and causes instability, and even cannot work in severe cases.
2. Den parasitiska kapacitansen har ett stort inflytande.
Den initiala kapacitansen för den kapacitiva sensorn är mycket liten, medan kapacitansen hos ledningskabeln som förbinder sensorn och den elektroniska kretsen, den elektroniska kretsens strökapacitans och kapacitansen som bildas av den kapacitiva plattan och de omgivande ledarna är relativt stor. Förekomsten av parasitisk kapacitans minskar inte bara mätningskänsligheten, utan orsakar också olinjär utsignal. Eftersom den parasitära kapacitansen ändras slumpmässigt är sensorn i ett instabilt arbetstillstånd, vilket påverkar mätnoggrannheten.