使用电容式传感器测量玻璃,薄膜和其他非导电材料

电容传感器应用笔记LT03-0015

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简介

情况很复杂。 我们可以提供帮助。电容式传感器最常用于测量导电目标的位置变化。 但是,电容式传感器也可以有效地测量非导体的存在,密度,厚度和位置。 诀窍是控制所有其他会影响测量的变量。

电容式传感器基础

电容式传感器通过测量电容式探头的有源感应表面和导电目标之间的电容来工作。 在大多数应用中,探头和目标之间的距离会发生变化,从而导致电容发生变化,传感器可以将其解释为距离的精确变化。

如果探头与目标靶之间的距离保持恒定,则可以通过更改探头与目标靶之间材料的“介电常数”来改变电容。 空气的介电常数刚好超过1.00,除非湿度很高,否则它是恒定的。 玻璃,塑料和薄膜的介电常数高于空气。 在探头和导电目标之间通过的任何此类材料都会改变传感器的输出。

有关电容式传感器和介电常数的更多详细信息,请参见 电容式传感器的操作与优化

测量非导体

非导体可以被测量,通过将检测电场穿过它们传递到后面的固定导电目标来实现

玻璃和塑料等非导电材料的介电常数与空气不同。 介电常数决定了非导电材料如何影响两个导体之间的电容。 当在探头和固定的参考目标之间插入非导体时,检测电场会穿过非导电材料到达接地的参考目标(请参见右图)。 非导电材料的存在改变了电介质,因此改变了电容。

测量玻璃,薄膜,塑料或其他非导体的厚度可以通过将电容式传感器的探头设置在导电目标上方,并调整传感器使其在其校准范围内来实现。 在间隙中放置不同厚度的非导电材料将产生不同的传感器输出。 使用几块已知的厚度,您可以确定每单位厚度的传感器输出变化量。 这是一个称为“调教”的过程。

不只是厚度

厚度不是唯一可以改变传感器输出的因素。 如果材料的密度或组成发生变化,或者整个材料的介电常数不一致,则传感器的输出将发生变化。 本质上,仅当所有其他变量都一致时,电容传感器系统才可以测量以下变量之一:

  • 厚度
  • 介电常数
  • 材料组成
  • 密度

当其中一个变量做为关注目标,而其他变量可以控制(或补偿)时,电容式传感器就可以提供测量解决方案。

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