§ 4.5 电容式传感器

　　电容式传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置，以各种类型的电容器作为核心，广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，而且逐步地扩大应用于压力、差压、液面、成分含量等方面的测量实质上是一个具有可变参数的电容器。。

§ 4.5 电容式传感器

极板面积极板间距离相对介电常数　

真空介电常数

A

0

0

A

C基本原理

改变距离，极板相对面积和板间介质均可引起 C 的变化，从而形成了极距变化型，面积变化型 , 介质变化型电容式传感器

§ 4.5 电容式传感器

极距变化型

0.1

S

)1( 1

通常取

为近似线性，＝＝灵敏度

电容相对变化量

CCC

C

§ 4.5 电容式传感器

极距变化型

差动式极距变化型传感器灵敏度可提高一倍，而非线性可大大减小。

§ 4.5 电容式传感器

极距变化型

极距变化型电容式传感器的优点是动态响应快，灵敏度高，可进行非接触测量但由于输出非线性特性、传感器杂散电容对灵敏度和测量精度的影响，以及与传感器配合使用的电子线路比较复杂等缺点，因此使用范围受到一定限制。。

§ 4.5 电容式传感器

面积变化型

α

定板

动板

　 面积变化型电容传感器的工作原理是在被测参数的作用下改变极板的有效面积常用的有角位移型和线位移型两种。优点是输出与输入成线性关系。但与极距变化型相比，灵敏度较低。适用于较大角位移及直线位移的测量。。

§ 4.5 电容式传感器

面积变化型

α

定板

动板

角位移型

覆盖面积

电容量

灵敏度

2

2rA

2

20 rC

常数

2

20r

d

dCS

§ 4.5 电容式传感器

面积变化型

直线位移型

电容量

灵敏度

常数

bdx

dCS 0

bx

C 0

§ 4.5 电容式传感器

介质变化型 非线性

§ 4.5 电容式传感器

Rs 为引线 , 电容器支架和极板的电阻。

Rp 为并联损耗电阻，它代表极板间的泄漏电阻和极板问的介质损耗通常在低频时较大。。

电感 L 由电容器本身的电感和外部引线的电感所组成低频时很小，在很高的频率工作时需要加以考虑。。

电容传感器谐振频率通常为几十兆，通常工作点应在其谐振频率的 1/2~1/3 ，且使用条件必须与标定条件相同。

电容传感器等效电路