Come funzionano i sensori capacitivi
I sensori capacitivi utilizzano vari tipi di condensatori come elementi di rilevamento. A causa della variazione del valore misurato, la capacità del condensatore cambierà. Attraverso il circuito di misura, la variazione di capacità può essere convertita in un'uscita di segnale elettrico. Misurando la grandezza del segnale elettrico, la magnitudine misurata può essere giudicata. Questo è il principio di funzionamento di base dei sensori capacitivi.
Vantaggi dei sensori capacitivi
1. Buona stabilità della temperatura
Il valore di capacità del sensore capacitivo è generalmente indipendente dal materiale dell'elettrodo, il che favorisce la selezione di materiali con coefficienti di bassa temperatura e, a causa della sua generazione di calore molto piccola, la stabilità è poco influenzata. Il sensore di resistenza ha una perdita di rame, che è facile da generare deriva zero a causa della generazione di calore.
2. Struttura semplice
Il sensore capacitivo ha una struttura semplice, è facile da produrre e garantisce un'elevata precisione, e può essere reso molto piccolo per ottenere alcune misure speciali; può funzionare in ambienti difficili come alte temperature, forti radiazioni e forti campi magnetici, e può resistere a grandi temperature Variazioni, resistere ad alta pressione, alto impatto, sovraccarico, ecc.; può misurare la temperatura ultra-alta e la bassa differenza di pressione e può anche misurare il lavoro magnetico.
3. Buona risposta dinamica
A causa della piccola attrazione elettrostatica tra le piastre dell'elettrodo (circa alcuni 10 ^(-5) N), il sensore capacitivo richiede pochissima energia e, poiché la sua parte mobile può essere resa molto piccola e sottile, cioè la massa È molto leggero, quindi la sua frequenza naturale è alta, il tempo di risposta dinamica è breve e può funzionare a frequenze di diversi megahertz, che è particolarmente adatto per misurazioni dinamiche. E a causa della sua piccola perdita dielettrica, può essere alimentato a una frequenza più elevata, quindi il sistema funziona ad alta frequenza. Può essere utilizzato per misurare parametri che cambiano rapidamente.
4. Misurazione senza contatto e alta sensibilità
Misurazione senza contatto di vibrazioni o eccentricità di alberi rotanti, gioco radiale di piccoli cuscinetti a sfere, ecc. Quando si utilizza la misurazione senza contatto, il sensore capacitivo ha un effetto di media, che può ridurre l'influenza della rugosità superficiale del pezzo in lavorazione sulla misurazione.
Oltre ai vantaggi di cui sopra, i sensori capacitivi possono misurare pressioni, forze e piccole accelerazioni, spostamenti, ecc. Estremamente bassi. Può essere reso molto sensibile, con alta risoluzione, e può rilevare spostamenti di 0,01μm o anche più piccoli. A causa della sua piccola perdita di mezzo come l'aria, lo zero residuo generato quando la struttura differenziale è collegata in un tipo di ponte è molto piccolo, quindi il circuito è autorizzato a eseguire un'amplificazione ad alto ingrandimento, in modo che lo strumento abbia un'elevata sensibilità.
Svantaggi dei sensori capacitivi
1. Alta impedenza di uscita e scarsa capacità di carico.
Indipendentemente dal tipo di sensore capacitivo, limitato dalla dimensione geometrica della piastra dell'elettrodo, la sua capacità è molto piccola, generalmente da decine a centinaia di picofarad (pF), quindi l'impedenza di uscita del sensore capacitivo è molto alta, fino a ~ Ω. A causa dell'elevata impedenza di uscita, la potenza di uscita è piccola, la capacità di carico è scarsa ed è facilmente influenzata da interferenze esterne e causa instabilità, e persino non può funzionare nei casi più gravi.
2. La capacità parassita ha una grande influenza.
La capacità iniziale del sensore capacitivo è molto piccola, mentre la capacità del cavo conduttore che collega il sensore e il circuito elettronico, la capacità vagante del circuito elettronico e la capacità formata dalla piastra capacitiva e dai conduttori circostanti sono relativamente grandi. L'esistenza di capacità parassita non solo riduce la sensibilità di misurazione, ma causa anche un'uscita non lineare. Poiché la capacità parassita cambia in modo casuale, il sensore si trova in uno stato di lavoro instabile, il che influisce sulla precisione della misurazione.