כיצד פועלים חיישנים קיבוליים
חיישנים קיבוליים משתמשים בסוגים שונים של קבלים כאלמנטים של חישה. בשל השינוי בערך הנמדד, הקיבול של הקבל ישתנה. באמצעות מעגל המדידה, ניתן להמיר את השינוי בקיבוליות לפלט אות חשמלי. על ידי מדידת הגודל של האות החשמלי, ניתן לשפוט את הגודל הנמדד. זהו עיקרון העבודה הבסיסי של חיישנים קיבוליים.
היתרונות של חיישנים קיבוליים
1. יציבות טמפרטורה טובה
ערך הקיבול של החיישן הקיבולי הוא בדרך כלל בלתי תלוי בחומר האלקטרודה, אשר תורם לבחירה של חומרים עם מקדמי טמפרטורה נמוכה, ויש לו השפעה מועטה על היציבות בשל ייצור החום הקטן מאוד שלה. חיישן ההתנגדות יש אובדן נחושת, אשר קל לייצר אפס להיסחף עקב יצירת חום.
2. מבנה פשוט
לחיישן הקיבול יש מבנה פשוט, קל לייצור ומבטיח דיוק גבוה, והוא יכול להיות קטן מאוד כדי להשיג כמה מדידות מיוחדות; זה יכול לעבוד בסביבות קשות כגון טמפרטורה גבוהה, קרינה חזקה ושדות מגנטיים חזקים, והוא יכול לעמוד בטמפרטורות גדולות שינוי, לעמוד בלחץ גבוה, השפעה גבוהה, עומס יתר, וכו '; יכול למדוד טמפרטורה גבוהה במיוחד והפרש לחץ נמוך, ויכול גם למדוד עבודה מגנטית.
3. תגובה דינמית טובה
בשל המשיכה האלקטרוסטטית הקטנה בין לוחות האלקטרודה (בערך כמה 10^(-5)N), החיישן הקיבול דורש מעט מאוד אנרגיה, והחלק הנייד שלו יכול להיות קטן מאוד ודק, כלומר, המסה היא קלה מאוד, כך שהתדירות הטבעית שלה גבוהה, זמן התגובה הדינמי קצר, והוא יכול לעבוד בתדרים של כמה מגה-הרץ, אשר מתאים במיוחד למדידות דינמיות. ובגלל האובדן הדיאלקטרי הקטן שלה, זה יכול להיות מופעל בתדר גבוה יותר, כך המערכת פועלת בתדר גבוה. ניתן להשתמש בו כדי למדוד פרמטרים המשתנים במהירות.
4. מדידה ללא מגע ורגישות גבוהה
מדידה ללא מגע של רטט או אקסצנטריות של פירים סיבוביים, סיווג רדיאלי של מיסבים כדוריים קטנים וכו '. בעת שימוש במדידה ללא מגע, לחיישן הקיבול יש אפקט ממוצע, אשר יכול להפחית את ההשפעה של חספוס פני השטח של לחומר על המדידה.
בנוסף ליתרונות לעיל, חיישנים קיבוליים יכולים למדוד לחץ נמוך מאוד, כוח, ותאוצה קטנה, תזוזה וכו '. זה יכול להיות רגיש מאוד, עם רזולוציה גבוהה, והוא יכול לחוש תזוזות של 0.01μm או אפילו קטן יותר. בשל אובדן קטן של בינוני כגון אוויר, אפס שיורית שנוצרת כאשר המבנה הדיפרנציאלי מחובר בסוג גשר הוא קטן, ולכן המעגל מותר לבצע הגברה הגדלה גבוהה, כך המכשיר יש רגישות גבוהה.
חסרונות של חיישנים קיבוליים
1. עכבה בתפוקה גבוהה וקיבולת עומס ירודה.
לא משנה איזה סוג של חיישן קיבולי, מוגבל על ידי הגודל הגיאומטרי של צלחת האלקטרודה, הקיבול שלה הוא קטן מאוד, בדרך כלל עשרות עד מאות picofarads (pF), כך עכבה היציאה של החיישן הקיבול הוא גבוה מאוד, עד ~ Ω. בשל עכבה פלט גבוהה, כוח היציאה הוא קטן, קיבולת העומס היא ירודה, והוא מושפע בקלות על ידי הפרעות חיצוניות וגורם לחוסר יציבות, ואפילו לא יכול לעבוד במקרים חמורים.
2. הקיבול הטפילי יש השפעה רבה.
הקיבול ההתחלתי של החיישן הקיבולי הוא קטן מאוד, בעוד הקיבול של כבל העופרת המחבר את החיישן ואת המעגל האלקטרוני, הקיבול התועה של המעגל האלקטרוני, ואת הקיבול שנוצר על ידי הצלחת הקיבולית ואת המוליכים שמסביב הם גדולים יחסית. קיומו של קיבוליות טפילית לא רק מפחית את רגישות המדידה, אלא גם גורם לפלט לא ליניארי. מכיוון שהקיבול הטפילי משתנה באופן אקראי, החיישן נמצא במצב עבודה לא יציב, המשפיע על דיוק המדידה.