Kapazitives Messverfahren: Unterschied zwischen den Versionen

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Das Messprinzip des kapizitiven Feuchtesensors basiert auf Änderungen der Kapazität eines dünnen Polymerfilms bei Aufnahme bzw. Abgabe von Wassermolekülen.
Das Messprinzip des kapizitiven Feuchtesensors basiert auf Änderungen der Kapazität eines dünnen Polymerfilms bei Aufnahme bzw. Abgabe von Wassermolekülen.  


Der Sensor besteht
Der Sensor besteht  


    * aus einem Glassubstrat als Träger
*aus einem Glassubstrat als Träger  
    * den unteren Elektroden
*den unteren Elektroden  
    * dem Polymerfilm
*dem Polymerfilm  
    * und der wasserdampfdurchlässigen oberen Elektrode.  
*und der wasserdampfdurchlässigen oberen Elektrode.


Die in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeitsmenge durchdringt als Wasserdampf die obere Elektrode des Feuchtesensors und erreicht den aktiven Polymerfilm (z.B. Celluloseacetat oder Polyamid). Die in dem Film aufgenommene Wasserdampfmenge verändert die elektrischen Eigenschaften des Feuchtesensors derart, dass sich die Kapazität ändert. Die Kapazitätsänderung ist proportional zur Änderung der relativen Feuchte und wird durch eine nachgeschaltete Elektronik ausgewertet und in ein normiertes Ausgangssignal umgeformt.
Die in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeitsmenge durchdringt als Wasserdampf die obere Elektrode des Feuchtesensors und erreicht den aktiven Polymerfilm (z.B. Celluloseacetat oder Polyamid). Die in dem Film aufgenommene Wasserdampfmenge verändert die elektrischen Eigenschaften des Feuchtesensors derart, dass sich die Kapazität ändert. Die Kapazitätsänderung ist proportional zur Änderung der relativen Feuchte und wird durch eine nachgeschaltete Elektronik ausgewertet und in ein normiertes Ausgangssignal umgeformt.  


Durch den speziellen Aufbau und die geringe Eigenmasse der kapazitiven Feuchtesensoren werden sehr schnelle Ansprechzeiten erreicht. Weiterhin sind sie weitgehend unempfindlich gegen leichte Verschmutzungen und Staub. Als Schutz vor Berührungen der Oberfläche sind die Sensoren meist in einem Kunststoffgehäuse eingefasst. Für Anwendungen im Hochfeuchtebereich sind betauungssichere Ausführungen erhältlich.
Durch den speziellen Aufbau und die geringe Eigenmasse der kapazitiven Feuchtesensoren werden sehr schnelle Ansprechzeiten erreicht. Weiterhin sind sie weitgehend unempfindlich gegen leichte Verschmutzungen und Staub. Als Schutz vor Berührungen der Oberfläche sind die Sensoren meist in einem Kunststoffgehäuse eingefasst. Für Anwendungen im Hochfeuchtebereich sind betauungssichere Ausführungen erhältlich.  


Kapazitive Messverfahren finden Anwendung, wenn keine hohe Konzentrationen von korrosi¬ven Gasen oder Lösungen auftreten.
Kapazitive Messverfahren finden Anwendung, wenn keine hohe Konzentrationen von korrosi¬ven Gasen oder Lösungen auftreten.  


Der Standardmessbereich für kapazitive Feuchtesensoren beträgt überwiegend 10 - 90% RH. Bei hochwertigen Ausführungen sind Messungen im Bereich zwischen 0 und 100% RH möglich.
Der Standardmessbereich für kapazitive Feuchtesensoren beträgt überwiegend 10 - 90% RH. Bei hochwertigen Ausführungen sind Messungen im Bereich zwischen 0 und 100% RH möglich.  
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Abbildung 7: Schematischer Aufbau eines kapazitiven Feuchtefühlers Abbildung 8: Realisation eines kapazitiven Feuchtefühlers, Schema (Produktinfo Fa, Juchheim Fulda)


Einer der Hauptvorteile des kapazitiven Messverfahrens ist der realisierbare Temperaturbe¬reich, in dem die Feuchtemessungen durchgeführt werden können. So erlauben z. B. moderne Feuchtegeber für industrielle Anwendungen Messungen zwischen -40 bis 180 ºC, wobei die Temperatur gleichzeitig erfasst wird und ebenfalls als normiertes Ausgangssignal zur Verfügung steht.
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Bedingt durch die rein elektrische Messung bietet das kapazitive Messverfahren einen weiteren Vorteil. So können z. B. hochwertige und mit modernster Mikroprozessortechnik ausgestattete Feuchtegeber mit einer Vielfalt möglicher Optionen und Funktionen versehen werden. Da unterschiedlich auftretende Gasdrücke und Luftgeschwindigkeiten kaum einen Einfluss auf den kapazitiven Feuchtesensor ausüben, sind Geräteausführungen erhältlich, die Messungen in druckbelasteten Systemen zwischen 0-100 bar erlauben.
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Die Messgenauigkeit liegt je nach Gerätetyp zwischen ± 2 und ± 5% RH. Unter bestimmten Voraussetzungen können sogar Messgenauigkeiten von ± 1% RH erreicht werden.
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| ''Abbildung 7: Schematischer Aufbau eines kapazitiven Feuchtefühlers''
| ''Abbildung 8: Realisation eines kapazitiven Feuchtefühlers, Schema (Produktinfo Fa, Juchheim Fulda)''
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Vorteile:
Einer der Hauptvorteile des kapazitiven Messverfahrens ist der realisierbare Temperaturbe¬reich, in dem die Feuchtemessungen durchgeführt werden können. So erlauben z. B. moderne Feuchtegeber für industrielle Anwendungen Messungen zwischen -40 bis 180 ºC, wobei die Temperatur gleichzeitig erfasst wird und ebenfalls als normiertes Ausgangssignal zur Verfügung steht.


    * presswerte, schnelle und präzise Messung
Bedingt durch die rein elektrische Messung bietet das kapazitive Messverfahren einen weiteren Vorteil. So können z. B. hochwertige und mit modernster Mikroprozessortechnik ausgestattete Feuchtegeber mit einer Vielfalt möglicher Optionen und Funktionen versehen werden. Da unterschiedlich auftretende Gasdrücke und Luftgeschwindigkeiten kaum einen Einfluss auf den kapazitiven Feuchtesensor ausüben, sind Geräteausführungen erhältlich, die Messungen in druckbelasteten Systemen zwischen 0-100 bar erlauben.  
    * Großer Messbereich (0 .. 100 %RH, -4 .. +180 ºC
    * Langzeitstabil
    * Kleine, tragbare Messgeräte
    * Luftdruckunabhängig
    * Messung ohne Wartung auch bei Minustemperaturen möglich


Nachteile:
Die Messgenauigkeit liegt je nach Gerätetyp zwischen ± 2 und ± 5% RH. Unter bestimmten Voraussetzungen können sogar Messgenauigkeiten von ± 1% RH erreicht werden.


    * Begrenzte Langzeitstabilität
'''Vorteile:'''
    * Empfindlich gegenüber Betauung und bestimmten aggressiven Medien
 
*presswerte, schnelle und präzise Messung
*Großer Messbereich (0 .. 100&nbsp;%RH, -4 .. <nowiki>+</nowiki>180 ºC
*Langzeitstabil
*Kleine, tragbare Messgeräte
*Luftdruckunabhängig
*Messung ohne Wartung auch bei Minustemperaturen möglich
 
'''Nachteile:'''
 
*Begrenzte Langzeitstabilität  
*Empfindlich gegenüber Betauung und bestimmten aggressiven Medien

Version vom 27. Oktober 2009, 15:38 Uhr

Das Messprinzip des kapizitiven Feuchtesensors basiert auf Änderungen der Kapazität eines dünnen Polymerfilms bei Aufnahme bzw. Abgabe von Wassermolekülen.

Der Sensor besteht

  • aus einem Glassubstrat als Träger
  • den unteren Elektroden
  • dem Polymerfilm
  • und der wasserdampfdurchlässigen oberen Elektrode.

Die in der Umgebungsluft enthaltene Feuchtigkeitsmenge durchdringt als Wasserdampf die obere Elektrode des Feuchtesensors und erreicht den aktiven Polymerfilm (z.B. Celluloseacetat oder Polyamid). Die in dem Film aufgenommene Wasserdampfmenge verändert die elektrischen Eigenschaften des Feuchtesensors derart, dass sich die Kapazität ändert. Die Kapazitätsänderung ist proportional zur Änderung der relativen Feuchte und wird durch eine nachgeschaltete Elektronik ausgewertet und in ein normiertes Ausgangssignal umgeformt.

Durch den speziellen Aufbau und die geringe Eigenmasse der kapazitiven Feuchtesensoren werden sehr schnelle Ansprechzeiten erreicht. Weiterhin sind sie weitgehend unempfindlich gegen leichte Verschmutzungen und Staub. Als Schutz vor Berührungen der Oberfläche sind die Sensoren meist in einem Kunststoffgehäuse eingefasst. Für Anwendungen im Hochfeuchtebereich sind betauungssichere Ausführungen erhältlich.

Kapazitive Messverfahren finden Anwendung, wenn keine hohe Konzentrationen von korrosi¬ven Gasen oder Lösungen auftreten.

Der Standardmessbereich für kapazitive Feuchtesensoren beträgt überwiegend 10 - 90% RH. Bei hochwertigen Ausführungen sind Messungen im Bereich zwischen 0 und 100% RH möglich.

 
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Abbildung 7: Schematischer Aufbau eines kapazitiven Feuchtefühlers Abbildung 8: Realisation eines kapazitiven Feuchtefühlers, Schema (Produktinfo Fa, Juchheim Fulda)

Einer der Hauptvorteile des kapazitiven Messverfahrens ist der realisierbare Temperaturbe¬reich, in dem die Feuchtemessungen durchgeführt werden können. So erlauben z. B. moderne Feuchtegeber für industrielle Anwendungen Messungen zwischen -40 bis 180 ºC, wobei die Temperatur gleichzeitig erfasst wird und ebenfalls als normiertes Ausgangssignal zur Verfügung steht.

Bedingt durch die rein elektrische Messung bietet das kapazitive Messverfahren einen weiteren Vorteil. So können z. B. hochwertige und mit modernster Mikroprozessortechnik ausgestattete Feuchtegeber mit einer Vielfalt möglicher Optionen und Funktionen versehen werden. Da unterschiedlich auftretende Gasdrücke und Luftgeschwindigkeiten kaum einen Einfluss auf den kapazitiven Feuchtesensor ausüben, sind Geräteausführungen erhältlich, die Messungen in druckbelasteten Systemen zwischen 0-100 bar erlauben.

Die Messgenauigkeit liegt je nach Gerätetyp zwischen ± 2 und ± 5% RH. Unter bestimmten Voraussetzungen können sogar Messgenauigkeiten von ± 1% RH erreicht werden.

Vorteile:

  • presswerte, schnelle und präzise Messung
  • Großer Messbereich (0 .. 100 %RH, -4 .. +180 ºC
  • Langzeitstabil
  • Kleine, tragbare Messgeräte
  • Luftdruckunabhängig
  • Messung ohne Wartung auch bei Minustemperaturen möglich

Nachteile:

  • Begrenzte Langzeitstabilität
  • Empfindlich gegenüber Betauung und bestimmten aggressiven Medien

Unter der Kapazität eines beliebigen Körpers (Kondensators) versteht man das Verhältnis der zugeführten Ladung Q zur entstandenen Spannung U. C=Q/U [Farad = F]. Die Kapazität eines Kondensators hängt von der Größe der Kondensatorplatten, ihrem Abstand und dem Material zwischen den Platten (Dielektrikum) ab.

relative humidity /relative Luftfeuchte

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