用电容式传感器测量导电材料的厚度

电容式应用笔记LA03-0030

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厚度测量总结

图1 –单通道厚度测量假设零件是平坦的,并且相对于参考位置就位。

详细介绍两种电容式方法, 非接触式厚度测量  一个 导电的  目标:单通道(良好)和双通道(最佳)。 电容式传感器的高分辨率可实现精确的,高分辨率的非接触式厚度测量。

单通道厚度测量方法

单通道  厚度测量方法  (图XNUMX)是将零件放在参考面上,测量待测零件的顶表面位置。 与许多非接触式测量应用一样,过程中的测量都是相对于参考的测量。 建立一个已知的厚度作为参考点,并且所有后续测量都指示与该参考点的偏差量。

图2 –零件和基准面的形变,或基准与零件之间的异物都会在单通道系统中产生厚度测量误差。

单通道厚度测量的基本流程

  1. 将已知厚度的导电零件放在参考表面上。
  2. 调整传感器探头位置以测量零件的顶面。 传感器探头应放置在其测量范围的中心附近,以允许对比基准测量值有正偏差和负偏差。
  3. 如果使用测量显示,则将传感器输出调整为零伏或显示的读数为零。
  4. 将参考零件替换为要测量的零件。
  5. 从显示屏上读取厚度偏差或根据输出电压计算出偏差。

单通道方法的精度限制

单通道方法假定零件相对于参考表面是完美平坦的。 零件或参考表面的任何变形都会导致厚度测量错误。 此外,零件和参考表面之间的任何异物(包括空气)也会产生误差(图2)。

双通道厚度测量方法

图3 –双通道系统通过测量零件底部和顶部表面的位置变化来补偿零件或静止表面的变形。

双通道 厚度测量方法 将要测量的零件放在两个传感器之间(图3)。 零件的每一侧均由单独的传感器测量。 来自两个传感器的测量值之和提供了厚度的最终测量值(图4)。

如果零件朝一个传感器移动,那么它将远离另一个。 传感器输出的变化将相互抵消。 这样就消除了在单通道测量中变形或者与参考表面接触问题而引起的误差。
可以使用安装在静止表面中的一个传感器来测量零件,或者可以将零件悬挂在两个传感器之间。

与许多非接触式测量应用一样,测量值是相对于参考值的测量。 建立一个已知的厚度作为参考点,并且所有后续测量都指示与该参考点的偏差量。

图4 –两个传感器通道的总和通过消除传感器之间零件位置的变化而产生“仅厚度”输出。

双通道测量基本流程

  1. 将已知厚度的导电零件放在两个传感器之间。
  2. 调整传感器探头位置以测量零件的顶部和底部表面。 传感器探头应放置在测量范围中心附近,以允许对比基准测量值有正负偏差。
  3. 当使用具有求和功能的测量显示时,将传感器输出调整为零伏,显示读数为零(请参见下面的建议)。
  4. 将参考零件替换为要测量的零件。
  5. 通过求和功能从显示屏读取厚度偏差,或通过将两个输出电压相加并转换为尺寸单位来计算偏差。

双通道示例

以下示例使用针对10V / 1mm校准的两个传感器。 条件1将1mm厚的目标设置为0伏特的参考。 条件2显示了将1mm厚的目标向一个传感器靠近的效果。 条件3显示了厚度为1.5mm的测试零件的非居中测量。

推荐设备

 精英系列 的电容式传感器系统可以通过显示模块(MM190)提供精确的传感功能(CPL190驱动程序),以实际尺寸单位显示测量结果。 MM190还可以对双通道执行求和操作 厚度测量方法。 传感器即插即用兼容性使LabView™易于使用。

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