静電容量センサーのしくみ
静電容量センサーは、さまざまな種類のコンデンサを検出素子として使用します。 測定値の変化により、コンデンサの静電容量が変化します。 測定回路により、静電容量の変化を電気信号出力に変換することができます。 電気信号の大きさを測定することにより、測定された大きさを判断することができます。 これが静電容量センサーの基本的な動作原理です。
静電容量センサーの利点
1.良好な温度安定性
静電容量センサーの静電容量値は、一般に電極材料に依存せず、温度係数の低い材料を選択するのに役立ちます。また、発熱が非常に小さいため、安定性への影響はほとんどありません。 抵抗センサーには銅損があり、発熱によるゼロドリフトが発生しやすいです。
2.シンプルな構造
静電容量センサーは構造が単純で、製造が簡単で高精度を保証し、非常に小さくして特別な測定を行うことができます。 高温、強放射、強磁場などの過酷な環境で動作し、大きな温度変化、高圧、高衝撃、過負荷などに耐えることができます。 超-高温および低圧差を測定でき、磁気仕事も測定できます。
3.良好な動的応答
電極板間の静電引力が小さいため（約10（-5）N）、静電容量センサーはエネルギーをほとんど必要とせず、可動部分を非常に小さく薄くすることができるため、つまり質量です。非常に軽いため、固有振動数が高く、動的応答時間が短く、数メガヘルツの周波数で動作することができます。これは、動的測定に特に適しています。 また、誘電損失が小さいため、より高い周波数で電力を供給できるため、システムは高周波で動作します。 急速に変化するパラメータの測定に使用できます。
4.非-接触測定と高感度
回転軸の振動や偏心の非接触測定、小型ボールベアリングの半径方向のクリアランスなど。非接触測定を使用する場合、容量センサーには平均化効果があり、影響を減らすことができます。測定におけるワークの表面粗さの測定。
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.
静電容量センサーのデメリット
1.出力インピーダンスが高く、負荷容量が少ない。
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.寄生容量は大きな影響を及ぼします。
静電容量センサーの初期静電容量は非常に小さいが、センサーと電子回路を接続するリードケーブルの静電容量、電子回路の浮遊静電容量、および静電容量プレートと周囲の導体によって形成される静電容量は比較的大きい。 寄生容量の存在は、測定感度を低下させるだけでなく、非線形出力を引き起こします。 寄生容量がランダムに変化するため、センサーが不安定な動作状態になり、測定精度に影響を及ぼします。