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 förändringen i kapacitans 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. God temperaturstabilitet
Kapacitansvärdet hos den kapacitiva sensorn är i allmänhet oberoende av elektrodmaterialet, vilket bidrar till valet av material med låga temperaturkoefficienter och har liten inverkan på stabiliteten på grund av dess mycket lilla värmegenerering. Motståndssensorn har kopparförlust, vilket är lätt att generera noll drift på grund av värmegenerering.
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 vissa speciella mätningar; det kan fungera i tuffa miljöer som hög temperatur, stark strålning och starka magnetfält, och tål stora temperaturer Förändring, motstå högt tryck, hög påverkan, överbelastning etc.; kan mäta ultrahög temperatur och låg tryckskillnad, och kan också mäta magnetiskt arbete.
3. Bra dynamisk respons
På grund av den lilla elektrostatiska attraktionen mellan elektrodplattorna (ca några 10^(-5)N) kräver den kapacitiva sensorn mycket lite energi, och dess rörliga del kan göras mycket liten och tunn, det vill säga massan Det är mycket lätt, så dess naturliga frekvens är hög, den dynamiska responstiden är kort och den kan fungera vid frekvenser av flera megahertz, som är särskilt lämplig för dynamiska mätningar. Och på grund av sin lilla dielektriska förlust kan den drivas med en högre frekvens, så systemet arbetar med hög frekvens. Det kan användas för att mäta snabbt föränderliga parametrar.
4. Beröringsfri mätning och hög känslighet
Beröringsfri mätning av vibrationer eller excentricitet hos roterande axlar, radiell clearance av små kullager etc. Vid användning av beröringsfri mätning har den kapacitiva sensorn en genomsnittlig effekt, vilket kan minska arbetsstyckets ytjämnhet på mätningen.
Förutom ovanstående fördelar kan kapacitiva sensorer mäta extremt lågt tryck, kraft och liten acceleration, förskjutning etc. Det kan göras mycket känsligt, med hög upplösning, och kan känna förskjutningar på 0,01μm eller till och med mindre. På grund av sin lilla förlust av medium som luft är nollrestern som genereras när differentialstrukturen är ansluten i en brotyp liten, så kretsen får utföra hög förstoringsförstärkning, så att instrumentet har hög känslighet.
Nackdelar med kapacitiva sensorer
1. Hög uteffektimpedans och dålig lastkapacitet.
Oavsett vilken typ av kapacitiv sensor, begränsad av elektrodplattans geometriska storlek, är dess kapacitans mycket liten, i allmänhet tiotals till hundratals picofarads (pF), så uteffekten för den kapacitiva sensorn är mycket hög, upp till ~ Ω. På grund av den höga uteffektimpedansen är uteffekten liten, lastkapaciteten är dålig och den påverkas lätt av yttre störningar och orsakar instabilitet och kan inte ens fungera i svåra fall.
2. Den parasitiska kapacitansen har ett stort inflytande.
Den kapacitansen hos den kapacitiva sensorn är mycket liten, medan kapacitansen hos den blykabel som förbinder sensorn och den elektroniska kretsen, den elektroniska kretsens herrelösa kapacitans och kapacitansen som bildas av kapacitiv plattan och de omgivande ledarna är relativt stora. Förekomsten av parasitisk kapacitans minskar inte bara mätkänsligheten utan orsakar också icke-linjär utgång. Eftersom den parasitiska kapacitansen ändras slumpmässigt är sensorn i ett instabilt arbetstillstånd, vilket påverkar mätnoggrannheten.