Hoe capacitieve sensoren werken
Capacitieve sensoren gebruiken verschillende soorten condensatoren als detectie-elementen. Door de verandering in de gemeten waarde zal de capaciteit van de condensator veranderen. Via het meetcircuit kan de verandering in capaciteit worden omgezet in een elektrische signaaluitgang. Door de grootte van het elektrische signaal te meten, kan de gemeten magnitude worden beoordeeld. Dit is het basisprincipe van capacitieve sensoren.
Voordelen van capacitieve sensoren
1. Goede temperatuurstabiliteit
De capaciteitswaarde van de capacitieve sensor is over het algemeen onafhankelijk van het elektrodemateriaal, wat bevorderlijk is voor de selectie van materialen met lage temperatuurcoëfficiënten en weinig invloed heeft op de stabiliteit vanwege de zeer kleine warmteontwikkeling. De weerstandssensor heeft koperverlies, wat gemakkelijk is om nul drift te genereren als gevolg van warmteontwikkeling.
2. Eenvoudige structuur
De capacitieve sensor heeft een eenvoudige structuur, is gemakkelijk te vervaardigen en zorgt voor een hoge nauwkeurigheid en kan zeer klein worden gemaakt om enkele speciale metingen te bereiken; het kan werken in ruwe omgevingen zoals hoge temperaturen, sterke straling en sterke magnetische velden, en is bestand tegen grote temperaturen Verandering, bestand tegen hoge druk, hoge impact, overbelasting, enz.; kan ultrahoge temperatuur en laag drukverschil meten, en kan ook magnetisch werk meten.
3. Goede dynamische respons
Vanwege de kleine elektrostatische aantrekkingskracht tussen de elektrodeplaten (ongeveer een paar 10 ^ (-5) N), vereist de capacitieve sensor zeer weinig energie en kan het beweegbare deel heel klein en dun worden gemaakt, dat wil zeggen, de massa Het is erg licht, dus de natuurlijke frequentie is hoog, de dynamische responstijd is kort en het kan werken op frequenties van verschillende megahertz, die vooral geschikt is voor dynamische metingen. En vanwege het kleine diëlektrische verlies kan het op een hogere frequentie worden aangedreven, zodat het systeem op een hoge frequentie werkt. Het kan worden gebruikt om snel veranderende parameters te meten.
4. Contactloze meting en hoge gevoeligheid
Contactloze meting van trillingen of excentriciteit van roterende assen, radiale speling van kleine kogellagers, enz. Bij gebruik van contactloze metingen heeft de capacitieve sensor een gemiddeld effect, wat de invloed van de oppervlakteruwheid van het werkstuk op de meting kan verminderen.
Naast de bovenstaande voordelen kunnen capacitieve sensoren extreem lage druk, kracht en kleine versnelling, verplaatsing, enz. Meten. Het kan zeer gevoelig worden gemaakt, met een hoge resolutie, en kan verplaatsingen van 0,01 μm of zelfs kleiner detecteren. Vanwege het kleine verlies van medium zoals lucht, is het nulresidu dat wordt gegenereerd wanneer de differentiële structuur in een brugtype is aangesloten, klein, zodat het circuit een hoge vergrotingsversterking kan uitvoeren, zodat het instrument een hoge gevoeligheid heeft.
Nadelen van capacitieve sensoren
1. Hoge uitgangsimpedantie en slecht laadvermogen.
Het maakt niet uit welk type capacitieve sensor, beperkt door de geometrische grootte van de elektrodeplaat, de capaciteit is erg klein, over het algemeen tientallen tot honderden picofarads (pF), dus de uitgangsimpedantie van de capacitieve sensor is erg hoog, tot ~ Ω. Vanwege de hoge uitgangsimpedantie is het uitgangsvermogen klein, is het laadvermogen slecht en wordt het gemakkelijk beïnvloed door externe interferentie en veroorzaakt het instabiliteit en kan het zelfs niet werken in ernstige gevallen.
2. De parasitaire capaciteit heeft een grote invloed.
De initiële capaciteit van de capacitieve sensor is erg klein, terwijl de capaciteit van de loodkabel die de sensor en het elektronische circuit verbindt, de verdwaalde capaciteit van het elektronische circuit en de capaciteit gevormd door de capacitieve plaat en de omliggende geleiders relatief groot zijn. Het bestaan van parasitaire capaciteit vermindert niet alleen de meetgevoeligheid, maar veroorzaakt ook niet-lineaire output. Omdat de parasitaire capaciteit willekeurig verandert, bevindt de sensor zich in een onstabiele werktoestand, wat de meetnauwkeurigheid beïnvloedt.