电容式传感器的工作原理及类型

1. S d  此式没有考虑边缘效应 电容式传感器是将被测量(如位移量、尺寸、压力、厚度、物位、温度、湿度、振动、转速、流量等)的变化转换成电容量变化的--种传感器。 电容式传感器的工作原理及类型 1、工作原理 电容式传感器实质是一种有可变参数的电容器。中间充满介质的两块平行金属极板构成的电容器，其电容量为： 0755-83376489

2. S d  式中，：极板间介质介电常数； d：极板间距； S：极板有效面积。 注意：上述式子还有另外一种的表达形式： 式中，：介质相对真空的介电常数，空气 1； 0：真空的介电常数，0=8.8510-12F/m； d：极板间距； S：极板面积。 0755-83376489

3. 由电容式传感器的工作原理表达式可以知道，ε、S、d 的改变均使电容器的电容值发生变化。因此可以保持其中的两个参数不变，只改变其中的某一个参数制造各种的电容式传感器。 d变——ε、S不变，称为变极距型（或变间隙型）； S变——ε、 d不变，称为变面积型； ε变——d、S不变，称为变介电常数型（或介质变化型） 极距变化型 它们的电极形状有平板形、圆柱形和球平面形三种。 下面分别讲解这三种类型的电容式传感器。 0755-83376489

4. 定板 S d d 动板  定板 d 2、类型 一、变极距型电容式传感器 d——C 动板 定板 0755-83376489

5. 传感器的灵敏度 灵敏度不是一个常数，说明输入输出间为非线性关系，C——d关系为： 可见，灵敏度与极距的平方成反比，极距越小，灵敏度越高，但极距减小受极板间击穿电压的限制。此外，为了减小因灵敏度随极距变化导致的非线性误差，通常极距变化范围d/d00.1。因此，此类电容传感器仅适于较小位移的测量（0.01m~几个mm）。 0755-83376489

6. d d 1 Dd d d 2 定板 定板 动板 动板 定板 定板 实际应用中，为了提高灵敏度、改善非线性及克服些外界条件（如某电源电压、环境温度等）的变化对测量精度的影响常采用差动(分)式（如下图）。此时灵敏度提高一倍，非线性误差减小。 0755-83376489

7. 二、变面积型电容式传感器 S——C 传感器的灵敏度 灵敏度是一个常数，说明输入输出间为线性关系。 常见的四种结构形式： 0755-83376489

8. 定板 定板 定板 定板 动板 动板 动板 动板 定板 平面线位移型 角位移型 圆柱体线位移型 差动式圆柱 体线位移型 0755-83376489

9. 三、变介电常数型电容式传感器 e——C 这种传感器可用来测量两平行极板间介质的厚度、位移、液位、液量，除此之外还可以测温度、湿度、容量等。 0755-83376489

10. 测厚 测位移 测液位液量 测温度湿度流量 变介电常数型电容传感器结构原理图 0755-83376489

11. r1 h hx r2 同轴电极间的介质发生变化 以C测液面高度为例 前述公式： 对照着应用： 内外极板间要加绝缘层！ 0755-83376489