Kapazitive Sensoren


Kapazitives Messprinzip
Beim kapazitiven Messprinzip agieren Sensor und Messobjekt wie ein idealer Plattenkondensator. Durchfließt ein Wechselstrom konstanter Frequenz und konstanter Amplitude den Sensorkondensator, so ist die Amplitude der Wechselspannung am Sensor dem Abstand zum Messobjekt (Masse-Elektrode) proportional.

In der grundsätzlichen Funktion eines kapazitiven Sensors breitet sich das Feld auch seitlich der Elektrode aus, wodurch eine fehlerhafte Abstandsinformation vermittelt werden könnte. Zur Reduzierung dieses Randeffektes wird um die Elektrode ein Schutzring montiert, der das Feld eindämmt und ein sehr homogenes Messfeld erzeugt. Die vom Schutzring ausgehenden Feldlinien gehen nicht in die Messung ein. Diese Maßnahme ist mitunter für die lineare Kennlinie verantwortlich.

Durch den Aufbau der Sensoren als Schutzringkondensatoren erreicht man in der Realität nahezu eine ideale Linearitätskennlinie. Für eine konstante Messung ist jedoch eine gleichbleibende Dielektrizitäts-Konstante zwischen Sensor und Messobjekt die Prämisse, das System reagiert äußerst empfindlich auf Änderungen des Dielektrikums im Messspalt. Kapazitive Sensoren messen auch gegen Isolatorwerkstoffe, da diese als geändertes Dielektrikum erfasst werden. Ein annähernd lineares Ausgangssignal wird auch für Isolatoren durch elektronische Beschaltung möglich. Als elektromagnetisches Verfahren misst ein kapazitives Messsystem standardmäßig auf alle Metalle mit gleichbleibender Empfindlichkeit und Linearität.

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