2D-Modellierung des Einflusses leitfähiger Schichten auf die Sensorimpedanz bei kapazitiven Sensoren

Abstract

Zusammenfassung:In der industriellen Anwendung kapazitiver Sensoren ist die kontaktlose Detektion leitfähi-ger Schichten flüssiger Medien von Bedeutung. Dabei ist die Sensorimpedanz abhängig von der Frequenz und Eigenschaften des Mediums. Um den Einfluss dieser Parameter zu ermitteln, wurde ein zweidimensionales, rotationssymmetrisches Modell erstellt, mit dem sich eine gute Übereinstimmung mit einer FEM-Simulation erzielen lässt. Aus den durchgeführten Untersuchungen geht hervor, dass sich aus den Parametern eines geeigneten Ersatzschaltbildes ein Maẞ für Leitfähigkeit und Schichtdicke des Mediums ableiten lässt.Schlüsselwörter: Impedanzsensoren, kapazitive Sensoren, Schichtdetektion, analytische Modellierung, FEMModellierung.Abstract: In many industrial applications of capacitive sensors, it is important to detect layers of conductive fluids. The sensor impedance depends on the frequency and properties of the fluid. To determine the influence of these parameters, a two-dimensional, rotationally symmetric model with variable dimensions and material properties is derived. The analytical calculations correspond well with FEM simulations. The parameters of a suitable equivalent circuit can be utilized to approximate conductivity and layer thickness of the fluid.