电容式传感器工作原理及类型 

    电容式传感器是将被测量（如尺寸、压力等）的变化转换成电容量变化的一种传感器。

9.4.1 工作原理及类型

 

    由物理学可知，在忽略边缘效应的情况下，平板电容器的电容量为

   （F）

式中   

 —真空的介电常数，  =8.854×10-12F/m；

        ε—极板间介质的相对介电系数，在空气中，ε=1；

        S—极板的遮盖面积（m2）；

        δ—两平行极板间的距离（m)。

    上式表明，当被测量δ、S或ε发生变化时，会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化，再通过配套的测量电路，将电容的变化转换为电信号输出。根据电容器参数变化的特性，电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三种，其中极距变化型和面积变化型应用较广。

 

1.      极距变化型电容式传感器

极距变化型电容式传感器

 

 

 

传感器的灵敏度为

 

 

 

 结论

 

从   可看出，灵敏度K与极距平方成反比，极距愈小，灵敏度

 

愈高。一般通过减小初始极距来提高灵敏度。由于电容量C与极距δ呈非线性关系，故这将引起非线性误差。为了减小这一误差，通常规定测量范围 。一般取极距变化范围为。此时，传感器的灵敏度近似为常数。实际应用中，为了提高传感器的灵敏度、增大线性工作范围和克服外界条件（如电源电压、环境温度等）的变化对测量精度的影响，常常采用差动型电容式传感器。