Mesure d'épaisseur de matériau conducteur avec capteurs capacitifs

Note d'application capacitive LA03-0030

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Résumé de la mesure d'épaisseur

Figure 1 - Les mesures d'épaisseur monocanal supposent que la pièce est plate et parfaitement calée contre la référence.

Détaille deux méthodes de capacitive, mesure d'épaisseur sans contact d'un conducteur cible: canal simple (bon) et double canal (meilleur). La haute résolution des capteurs capacitifs permet une mesure d'épaisseur précise, sans contact et sans contact.

Méthode de mesure d'épaisseur monocanal

Monocanal mesures d'épaisseur (Fig. 1) mesurez l'emplacement de la surface supérieure de la pièce à tester pendant que la pièce repose sur une surface de référence. Comme dans de nombreuses applications sans contact, les mesures en cours de traitement sont relatives à une mesure de référence. Une épaisseur connue est établie comme point de référence et toutes les mesures ultérieures indiquent l’écart par rapport à cette référence.

Figure 2 - Les pièces déformées et les surfaces de référence ou les corps étrangers entre la référence et la pièce créent une erreur de mesure d'épaisseur dans les systèmes monocanal.

Procédure de mesure d'épaisseur simple canal

  1. Placez une partie conductrice d'épaisseur connue sur la surface de référence.
  2. Ajustez le capteur pour mesurer la surface supérieure de la pièce. Le capteur doit être placé près du centre de sa plage de mesure pour permettre des écarts positifs et négatifs par rapport à la mesure de référence.
  3. Ajustez la sortie du capteur pour une tension nulle ou une lecture affichée de zéro si un affichage de mesure est utilisé.
  4. Remplacez la pièce de référence par une pièce à mesurer.
  5. Lisez l'écart sur l'épaisseur de l'écran ou calculez l'écart par rapport à la tension de sortie.

Limites de précision de la méthode monocanal

La méthode monocanal suppose que la pièce est parfaitement plane par rapport à la surface de référence. Toute déformation de la pièce ou de la surface de référence entraînera une erreur dans la mesure de l'épaisseur. En outre, toute matière étrangère, y compris l'air, entre la pièce et la surface de référence créera également une erreur (Fig. 2).

Méthode de mesure d'épaisseur à double canal

Figure 3 - Les systèmes à double canal compensent les déformations de la pièce ou de la surface d'appui en mesurant les changements de position de la surface inférieure et supérieure de la pièce.

Double canal mesures d'épaisseur Placez la pièce à mesurer entre deux capteurs (Fig. 3). Chaque côté de la pièce est mesuré par un capteur séparé. La somme des mesures des deux capteurs fournit la mesure finale de l'épaisseur (Fig. 4).

Si la pièce se déplace vers un capteur, elle s’éloigne de l’autre; les modifications apportées aux sorties des capteurs s'annulent. Ceci élimine les erreurs qui résulteraient de problèmes de déformation et / ou de contact avec un seul canal avec la surface de référence.
La pièce peut être mesurée avec un capteur monté sur la surface de repos, ou la pièce peut être suspendue d'une autre manière entre les deux capteurs.

Comme avec beaucoup d'applications sans contact, les mesures sont relatives à une mesure de référence. Une épaisseur connue est établie comme point de référence et toutes les mesures ultérieures indiquent l’écart par rapport à cette référence.

Figure 4 - La somme des deux canaux de capteur produit une sortie «épaisseur uniquement» en annulant les changements de position de pièce entre les capteurs.

Procédure de base à double canal

  1. Placez une partie conductrice d'épaisseur connue entre les deux capteurs.
  2. Ajustez les positions du capteur pour mesurer les surfaces supérieure et inférieure de la pièce. Les capteurs doivent être placés près du centre de la plage de mesure pour permettre des écarts positifs et négatifs par rapport à la mesure de référence.
  3. Réglez les sorties du capteur sur zéro volt et sur l'affichage du zéro lorsque vous utilisez un affichage de mesure doté de fonctions de sommation (voir les recommandations ci-dessous).
  4. Remplacez la pièce de référence par une pièce à mesurer.
  5. Lisez l'écart d'épaisseur de l'écran avec les capacités de sommation ou calculez l'écart en ajoutant les deux tensions de sortie et en les convertissant en unités dimensionnelles.

Exemple de double canal

L'exemple suivant utilise deux capteurs calibrés pour 10V / 1mm. La condition 1 définit une cible épaisse 1mm comme référence en volts 0. La condition 2 montre l’effet du déplacement de la cible épaisse 1mm plus près d’un capteur. La condition 3 indique la mesure non centrée d’une pièce d’essai de 1.5mm.

Équipement recommandé

La  série Elite. des systèmes de capteurs capacitifs peuvent fournir des capacités de détection de précision (pilote CPL190) avec un module d'affichage (MM190) qui affiche la mesure en unités dimensionnelles réelles. Le MM190 peut également effectuer l’opération de sommation pour les canaux double mesures d'épaisseur. La compatibilité Plug & Play du capteur facilite son utilisation avec LabView ™.

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