Ein kapazitiver Wegsensor arbeitet auf der Grundlage des kapazitiven Messprinzips, das fortlaufend optimiert wird. Ein solcher Wegsensor wird immer wieder in unzähligen Anwendungen im Bereich von Industrie und Forschung verwendet. Weil sich die Kapazität von Kondensatoren durch den Abstand der Elektroden verändert, wird die messbare Größe im Bereich der Distanzmessung angewendet. Der kapazitive Wegsensor ermittelt den Abstand zu Objekten, welche metallisch leiten, und zwar extrem hochauflösend und ohne Berührung. Die Elektronik ist in der Lage die gemessene Distanz auf einem Display anzuzeigen. Die gemessene Distanz wird als analoges Ausgangssignal angezeigt, das zur weiteren Verarbeitung genutzt werden kann. Der kapazitive Wegsensor kann sogar unter schwierigen Bedingungen angewendet werden, zum Beispiel in radioaktiven Bereichen sowie in einem Hochvakuum.

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Wie wird ein kapazitiver Wegsensor angewendet?

Der kapazitive Wegsensor wird in hochdynamischen Feldern angewendet. Seine hohe Auflösung im Bereich von Nanometern und die hohe Temperaturbeständigkeit bei gleichbleibender Präzision sorgen dafür, dass kapazitive Wegsensoren perfekt für dynamische Messungen in extremen Umgebungen geeignet sind. So werden sie bei Distanzmessungen im Niedrigtemperaturbereich, zur Toleranzprüfung in der Massenfertigung, als Referenzsystem für weitere Distanzsensoren, Schwingungsmessungen, Dickenmessungen, Dehnungsmessungen und zur Kontrolle dünner Metallfolien sowie zur Messung der Dicke von Plastikfolien und vielem mehr eingesetzt. Mit einem kapazitiven Wegsensor lassen sich auch dynamische Messungen an Motoren oder Turbinen durchführen. Die Fliehkräfte bei Turbinen, die auf ihre Schaufeln ausgeübt werden, führen zur Ausdehnung dieser.

Es ist für die Konstruktion und Auslegung der Schaufeln von besonderer Wichtigkeit, dass es nicht zu Unwuchtungen kommt, die das System behindern könnten. Hier sorgen kapazitive Wegaufnehmer dafür, dass selbst kleinste Änderungen erfasst werden. Anschließend werden wichtige Daten zur FEM-Analyse geliefert. Auch zur Versatz- oder Verschleißmessung bei Lagern werden Wegsensoren eingesetzt. Lager sorgen für die Fixierung von Wellen und Achsen und stehen in verschiedenen Ausführungen zur Verfügung.

Bei der Vielzahl der Lager handelt es sich um Gleit- oder Wälzlager, welche axiale oder radikale Kräfte aufnehmen und so Rotationen der Achse oder Welle ermöglichen. Sie werden pausenlos beansprucht und gehören in der Regel zu den Elementen in Maschinen oder Produkten, die durch Verschleiß zum Ausfall führen können. Der kapazitive Wegsensor wird zur Kontrolle und Überwachung eines solchen Verschleißes verwendet, denn so können systemrelevante Maschinen frühzeitig gewartet werden. Gerade in automatisierten Prozessen ist das von großer Wichtigkeit, denn ansonsten der komplette Prozess gestört werden kann.

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Wie lautet das Messprinzip kapazitiver Wegsensoren?

Das Messprinzip für den kapazitiven Wegsensor wurde bereits vor mehr als 40 Jahren entwickelt und hat sich seit dieser Zeit in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen in den Bereichen Industrie und Forschung bewährt. Der Wegsensor kann mit einem herkömmlichen Plattenkondensator verglichen werden. Der kapazitive Wegsensor bildet eine Platte, das Messobjekt selbst eine andere. Die Größe von Sensor und Messobjekt gelten dabei als konstant, genauso wie elektrisches Material, das sich zwischen beiden befindet. Daraus resultieren alle Änderungen der gemessenen Kapazität zwischen Wegsensoren und Messobjekten. Wenn der Kondensator mit einer konstanten Amplitude mit Wechselstrom durchflossen, ist zwischen Amplitude und dem Abstand der Kondenatorelektroden eine Proportionalität vorhanden. Die nachgeschaltete Elektronik wiederum ist so eingestellt, dass der Spannungswert einer ganz bestimmten Änderung der Kapazität entspricht.