Как работят капацитивните сензори
Капацитивните сензори използват различни видове кондензатори като усещащи елементи. Поради промяната в измерената стойност, капацитетът на кондензатора ще се промени. Чрез измервателната верига промяната в капацитета може да се превърне в изход за електрически сигнал. Чрез измерване на величината на електрическия сигнал, измерената величина може да се прецени. Това е основният работен принцип на капацитивните сензори.
Предимства на капацитивните сензори
1. Добра температурна стабилност
Стойността на капацитета на капацитивния датчик като цяло е независима от електродния материал, който е благоприятен за избора на материали с ниски температурни коефициенти, и поради много малкото си производство на топлина, стабилността е малко засегната. Сензорът за съпротивление има загуба на мед, която е лесна за генериране на нулев дрейф поради генериране на топлина.
2. Проста структура
Капацитивният сензор има проста структура, е лесен за производство и осигурява висока точност, и може да бъде направен много малък, за да се постигнат някои специални измервания; тя може да работи в сурови среди като висока температура, силна радиация и силни магнитни полета, и може да издържи на големи температури Промяна, издържат на високо налягане, високо въздействие, претоварване и т.н.; може да измерва свръхвисоката температура и разликата в ниското налягане, а също така може да измерва магнитната работа.
3. Добър динамичен отговор
Поради малкото електростатично привличане между електрод плочите (около няколко 10^(-5)N), капацитивният сензор изисква много малко енергия, и тъй като движимата му част може да се направи много малка и тънка, т.е. масата Тя е много лека, така че естествената му честота е висока, динамичното време за реакция е кратко и може да работи с честоти от няколко мегахерца, който е особено подходящ за динамични измервания. И поради малката си диелектричка загуба, тя може да се захранва с по-висока честота, така че системата работи с висока честота. Може да се използва за измерване на бързо променящите се параметри.
4. Измерване без контакт и висока чувствителност
Неконтактно измерване на вибрация или ексцентричност на ротационни валове, радиален клирънс на малки сачмени лагери и др. Когато се използва измерване без контакт, капацитивният датчик има усредняващ ефект, което може да намали влиянието на повърхностната грапавост на детайла върху измерването.
В допълнение към горните предимства, капацитивните сензори могат да измерват изключително ниско налягане, сила, и малко ускорение, изместване и др. Тя може да бъде направена много чувствителна, с висока резолюция, и може да усети измествания от 0,01μm или дори по-малки. Поради малката си загуба на среда като въздуха, нулевият остатъчен, генериран, когато диференциалната структура е свързана в тип мост, е много малка, така че веригата е позволено да извършва високо усилване на увеличението, така че инструментът да има висока чувствителност.
Недостатъци на капацитивните сензори
1. Висок изходен импеданс и лош товароносимост.
Без значение какъв тип капацитивна датчик, ограничен от геометричния размер на електрод плочата, капацитетът му е много малък, като цяло десетки до стотици пикофаради (pF), така че изходната импеданса на капацитивния сензор е много висока, до ~ Ω. Поради високия изходен импеданс изходната мощност е малка, товароносимостта е лоша и тя лесно се влияе от външни смущения и причинява нестабилност, а дори и не може да работи в тежки случаи.
2. Паразитният капацитет има голямо влияние.
Първоначалният капацитет на капацитивния датчик е много малък, докато капацитетът на оловния кабел, свързващ сензора и електронната верига, безстопанственият капацитет на електронната верига, както и капацитетът, образуван от капацитивната плоча и околните проводници, са сравнително големи. Съществуването на паразитен капацитет не само намалява чувствителността на измерване, но и причинява нелинеен изход. Тъй като паразитният капацитет се променя произволно, сензорът е в нестабилно работно състояние, което влияе на точността на измерване.