Kuinka kapasitiiviset anturit toimivat
Kapasitiiviset anturit käyttävät erityyppisiä kondensaattoreita anturielementteinä. Mitatun arvon muutoksen vuoksi kondensaattorin kapasitanssi muuttuu. Mittauspiirin kautta kapasitanssin muutos voidaan muuntaa sähköiseksi signaaliulostuloksi. Sähköisen signaalin voimakkuutta mittaamalla voidaan arvioida mitattu suuruus. Tämä on kapasitiivisten antureiden perustoimintaperiaate.
Kapasitiivisten antureiden edut
1. Hyvä lämmönkestävyys
Kapasitiivisen anturin kapasitanssiarvo on yleensä riippumaton elektrodimateriaalista, mikä on suotuisaa alhaisen lämpötilakertoimen materiaalien valinnalle, ja sen erittäin pienen lämmöntuoton vuoksi stabiilisuus ei vaikuta juurikaan. Vastusanturissa on kuparihäviö, joka on helppo synnyttää nollapoikkeamaa lämmön syntymisen takia.
2. Yksinkertainen rakenne
Kapasitiivinen anturi on rakenteeltaan yksinkertainen, se on helppo valmistaa ja varmistaa korkean tarkkuuden, ja se voidaan tehdä hyvin pieneksi tiettyjen erikoismittausten saavuttamiseksi; se voi toimia ankarissa ympäristöissä, kuten korkeassa lämpötilassa, voimakkaassa säteilyssä ja vahvoissa magneettikentissä, ja kestää suuria lämpötiloja Muutos, kestää korkeaa painetta, suurta iskua, ylikuormitusta jne.; voi mitata ultra-korkean lämpötilan ja alhaisen paine-eron sekä mitata myös magneettityötä.
3. Hyvä dynaaminen vaste
Elektrodilevyjen välisen pienestä sähköstaattisesta vetovoimasta johtuen (noin muutama 10(-5)N) kapasitiivinen anturi vaatii hyvin vähän energiaa ja koska sen liikkuva osa voidaan tehdä hyvin pieneksi ja ohueksi, eli sen massa on erittäin kevyt, joten sen ominaistaajuus on korkea, dynaaminen vasteaika lyhyt ja se voi toimia useiden megahertsien taajuuksilla, mikä sopii erityisen hyvin dynaamisiin mittauksiin. Ja sen pienen dielektrisen häviön vuoksi se voidaan syöttää korkeammalla taajuudella, joten järjestelmä toimii korkealla taajuudella. Sitä voidaan käyttää nopeasti muuttuvien parametrien mittaamiseen.
4. Kosketukseton mittaus ja korkea herkkyys
Kosketukseton pyörivien akselien tärinän tai epäkeskisyyden mittaus, pienten kuulalaakerien säteittäinen välys jne. Kosketuksetonta mittausta käytettäessä kapasitiivisella anturilla on keskiarvovaikutus, mikä voi vähentää vaikutusta työkappaleen pinnan karheudesta mittauksessa.
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.
Kapasitiivisten antureiden haitat
1. Korkea lähtöimpedanssi ja huono kuormituskyky.
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. Parasiittikapasitanssilla on suuri vaikutus.
Kapasitiivisen anturin alkukapasitanssi on hyvin pieni, kun taas anturin ja elektroniikkapiirin yhdistävän johtokaapelin kapasitanssi, elektroniikkapiirin hajakapasitanssi sekä kapasitiivisen levyn ja sitä ympäröivien johtimien muodostama kapasitanssi ovat suhteellisen suuria. Parasiittisen kapasitanssin olemassaolo ei ainoastaan vähennä mittausherkkyyttä, vaan aiheuttaa myös epälineaarista ulostuloa. Koska loiskapasitanssi muuttuu satunnaisesti, anturi on epävakaassa toimintatilassa, mikä vaikuttaa mittaustarkkuuteen.