Capteurs capacitifs
Mesures sans contact - Méthodes magnétiques et capacitives
R1331 v1 Article de référence

Capteurs capacitifs
Mesures sans contact - Méthodes magnétiques et capacitives

Auteur(s) : Jean-Louis CHARRON

Date de publication : 10 déc. 2003

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1 - Capteurs magnétiques

2 - Capteurs capacitifs

Sommaire

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RÉSUMÉ

Les capteurs magnétiques et capacitifs sont utilisés pour mesurer des positions ou des déplacements de faibles ou de moyennes amplitudes. Les équipements standards permettent une mesure de 50 mm à une fraction de micromètre. Il existe des équipements spécifiques avec des résolutions de l'ordre du nanomètre. L’encombrement de ces capteurs est généralement faible et ils peuvent être adaptés pour fonctionner dans des conditions de température et de pression difficiles. Cet article décrit le principe, les principales caractéristiques et les utilisations des capteurs magnétiques et capacitifs.

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Auteur(s)

INTRODUCTION

Les capteurs magnétiques et capacitifs sont utilisés pour mesurer des positions ou des déplacements de faibles ou de moyennes amplitudes (de la fraction de micromètre à 50 mm). Des réalisations spéciales permettent d’obtenir des résolutions de l’ordre du nanomètre.

L’encombrement de ces capteurs est généralement faible et ils peuvent être adaptés pour fonctionner dans des conditions de température et de pression difficiles. Des grandes bandes passantes sont obtenues avec des principes de mesures n’utilisant pas de fréquence porteuse.

Cet article s’insère dans une série consacrée aux capteurs de mesures dimensionnelles sans contact :

  • Mesures sans contact. Généralités  ;

  • Mesures sans contact. Méthodes magnétiques et capacitives [R 1 331] ;

  • Mesures sans contact. Méthodes optiques (partie 1)  ;

  • Mesures sans contact. Méthodes optiques (partie 2)  ;

  • Mesures sans contact.  ;

  • Mesures sans contact. Comparatif .

Le lecteur consultera utilement les articles Contrôle dimensionnel en production de série [R 1 305] et Capteurs de déplacement dans ce traité.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r1331

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2. Capteurs capacitifs

2.1 Principe

Un capteur capacitif est très généralement réalisé avec une électrode plane entourée d’un anneau de garde (figure 16). L’électrode forme avec la pièce à mesurer un condensateur plan. La détermination de la distance d entre cette électrode et la surface de la pièce à mesurer est réalisée en mesurant la capacité C du condensateur. Elles sont liées par l’équation :

C= εS d

avec :

ε
 : 
permittivité du diélectrique existant entre le capteur et la pièce à mesurer
S
 : 
surface de l’électrode du capteur
d
 : 
distance à mesurer.

La mesure de la capacité du condensateur est réalisée en injectant un courant alternatif i et en mesurant la tension v qui apparaît à ses bornes. Leurs valeurs sont liées par la relation :

v= i jωC = id jωεS

avec :

ω
 : 
pulsation du courant d’alimentation : ω = 2πf.

Cette tension v est proportionnelle à la distance d.

Une électrode de garde est placée autour de celle de mesure et son potentiel est porté à la même valeur afin d’améliorer la linéarité en rendant les lignes de champ normales à l’électrode centrale, elle élimine donc les effets de bord.

La...

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