A high-sensitivity differential capacitive sensor with integrated reference structure for void detection in PTFE composites

Tran Van Tung, Nguyen Dac Hai

Keywords: capacitive sensor, void sensor, void defects, polytetrafluoroethylene composites, non-destructive testing, sensitivity optimization.

Abstract. This paper presents a study on the design of a coplanar capacitive sensor for detecting and measuring void sizes in Polytetrafluoroethylene matrix composite plates. To optimize the sensor structure and minimize parasitic components and common-mode noise, the design integrates a reference capacitor and a sensing capacitor with copper electrodes. Simulations were performed to detect voids with radius ranging from 1.1 mm to 1.4 mm and to analyze the sensor's operating principle under various void radius. The simulation results reveal a linear relationship between the output capacitance and the void radius. These findings demonstrate that the proposed sensor has high potential for applications in detecting and measuring void sizes within Polytetrafluoroethylene matrix composite plate.

Высокочувствительный дифференциальный ёмкостный датчик со встроенной эталонной структурой для обнаружения пустот в композитах на основе ПТФЭ

Чан Ван Тунг, Нгуен Дак Хай

Ключевые слова: емкостной датчик, датчик пустот, дефекты в виде пустот, композиты из политетрафторэтилена, неразрушающий контроль, оптимизация чувствительности.

Аннотация. В данной статье представлено исследование конструкции копланарного ёмкостного датчика, предназначенного для обнаружения и измерения размеров пустот в пластинах из композитного материала на основе политетрафторэтилена. С целью оптимизации структуры датчика и минимизации паразитных составляющих, а также синфазного шума, в конструкцию были интегрированы опорный и чувствительный конденсаторы с медными электродами. Проведено моделирование, направленное на выявление пустот радиусом от 1,1 до 1,4 мм, а также на анализ принципа работы датчика при различных значениях радиуса пустот. Результаты моделирования демонстрируют линейную зависимость выходной ёмкости от радиуса пустоты. Полученные результаты подтверждают высокий потенциал предлагаемого датчика для применения в задачах обнаружения и измерения размеров пустот в пластинах из композитного материала на основе политетрафторэтилена.