電容傳感器的原理

電容式傳感器是以各種類型的電容器作為傳感元件方法，將被測物理量或機(jī)械量轉(zhuǎn)換成為電容量變化的一種轉(zhuǎn)換裝置很重要，實(shí)際上就是一個具有可變參數(shù)的電容器。電容式傳感器廣泛用于位移建設、角度用上了、振動哪些領域、速度運行好、壓力、成分分析發展成就、介質(zhì)特性等方面的測量性能。常用的是平行板型電容器或圓筒型電容器。

電容傳感器也常常被人們稱為電容式物位計(jì)優勢，電容式物位計(jì)的電容檢測元件是根據(jù)圓筒形電容器原理進(jìn)行工作的設計，電容器由兩個絕緣的同軸圓柱極板內(nèi)電極和外電極組成，在兩筒之間充以介電常數(shù)為ε的電解質(zhì)時品率，兩圓筒間的電容量為：

式中L為兩筒相互重合部分的長度善謀新篇；D為外筒電極的直徑；d為內(nèi)筒電極的直徑開展面對面；e為中間介質(zhì)的電介常數(shù)供給。在實(shí)際測量中D、d便利性、e是基本不變的拓展應用，故測得C即可知道液位的高低，這也是電容式傳感器具有使用方便實事求是，結(jié)構(gòu)簡單和靈敏度高自動化方案，價格便宜等特點(diǎn)的原因之一行動力。

電容式傳感器是以各種類型的電容器作為傳感元件，由于被測量變化將導(dǎo)致電容器電容量變化空間廣闊，通過測量電路落到實處，可把電容量的變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。測知電信號的大小，可判斷被測量的大小營造一處。這就是電容式傳感器的基本工作原理。

電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)

1創新的技術、電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)

（1）溫度穩(wěn)定性好

傳感器的電容值一般與電極材料無關(guān)設計能力，僅取決于電極的幾何尺寸，且空氣等介質(zhì)損耗很小主動性，因此只要從強(qiáng)度發展、溫度系數(shù)等機(jī)械特性考慮改進措施，合理選擇材料和幾何尺寸即可範圍，其他因素（因本身發(fā)熱極小）影響甚微發展的關鍵。而電阻式傳感器有電阻，供電后產(chǎn)生熱量；電感式傳感器存在銅損有所應、渦流損耗等道路，引起本身發(fā)熱產(chǎn)生零漂。

（2）結(jié)構(gòu)簡單今年，適應(yīng)性強(qiáng)

電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡單空間廣闊，易于制造。能在高低溫真諦所在、強(qiáng)輻射及強(qiáng)磁場等各種惡劣的環(huán)境條件下工作研學體驗，適應(yīng)能力強(qiáng)，尤其可以承受很大的溫度變化提供深度撮合服務，在高壓力深刻內涵、高沖擊、過載等情況下都能正常工作最為突出，能測超高壓和低壓差逐步改善，也能對帶磁工件進(jìn)行測量。此外傳感器可以做得體積很小，以便實(shí)現(xiàn)某些特殊要求的測量落實落細。

（3）靜電引力小

電容傳感器兩極板間存在著靜電場，因此極板上作用著靜電引力或靜電力矩組成部分。靜電引力的大小與極板間的工作電壓交流等、介電常數(shù)製造業、極間距離有關(guān)。一般說來自動化裝置，這種靜電引力是很小的狀態，因此只有對推動力很小的彈性敏感元件，才須考慮因靜電引力造成的測量誤差成就。

（4）動態(tài)響應(yīng)好

電容式傳感器由于極板間的靜電引力很小初步建立，（約幾個10-5N），需要的作用能量極小相對開放，又由于它的可動部分可以做得很小很薄重要方式，即質(zhì)量很輕，因此其固有頻率很高相貫通，動態(tài)響應(yīng)時間短增產，能在幾MHz的頻率下工作，特別適合動態(tài)測量系統。又由于其介質(zhì)損耗小可以用較高頻率供電的方法，因此系統(tǒng)工作頻率高。它可用于測量高速變化的參數(shù)方法，如測量振動生產創效、瞬時壓力等。

（5）可以實(shí)現(xiàn)非接觸測量進行探討、具有平均效應(yīng)

當(dāng)被測件不能允許采用接觸測量的情況下緊密協作，電容傳感器可以完成測量任務(wù)。當(dāng)采用非接觸測量時管理，電容式傳感器具有平均效應(yīng)，可以減小工件表面粗糙度等對測量的影響。

電容式傳感器除上述優(yōu)點(diǎn)之外切實把製度，還因帶電極板間的靜電引力極小優化上下，因此所需輸入能量極小，所以特別適宜低能量輸入的測量再獲，例如測量極低的壓力穩定性、力和很小的加速度、位移等敢於挑戰，可以做得很靈敏資源優勢，分辨力非常高，能感受0.001µm甚至更小的位移過程中。

2振奮起來、電容式傳感器的缺點(diǎn)

（1）輸出阻抗高，負(fù)載能力差

電容式傳感器的容量受其電極幾何尺寸等限制特征更加明顯，一般為幾十到幾百pF增多，使傳感器的輸出阻抗很高啟用，尤其當(dāng)采用音頻范圍內(nèi)的交流電源時，輸出阻抗高達(dá)106～108Ω規模設備。因此傳感器負(fù)載能力差支撐作用，易受外界干擾影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴(yán)重時甚至無法工作至關重要，必須采取屏蔽措施著力提升，從而給設(shè)計(jì)和使用帶來不便。容抗大還要求傳感器絕緣部分的電阻值（幾十MΩ以上）建設項目，否則絕緣部分將作為旁路電阻而影響傳感器的性能（如靈敏度降低）動手能力，為此還要特別注意周圍環(huán)境如溫濕度、清潔度等對絕緣性能的影響傳遞。高頻供電雖然可降低傳感器輸出阻抗充分，但放大、傳輸遠(yuǎn)比低頻時復(fù)雜的發生，且寄生電容影響加大融合，難以保證工作穩(wěn)定。

（2）寄生電容影響大

傳感器的初始電容量很小講道理，而其引線電纜電容（l～2m導(dǎo)線可達(dá)800pF）引領、測量電路的雜散電容以及傳感器極板與其周圍導(dǎo)體構(gòu)成的電容等“寄生電容"卻較大表現明顯更佳，①降低了傳感器的靈敏度更加廣闊；②這些電容（如電纜電容）常常是隨機(jī)變化的，將使傳感器工作不穩(wěn)定技術先進，影響測量精度示範，其變化量甚至超過被測量引起的電容變化量，致使傳感器無法工作提高。因此對電纜選擇發展基礎、安裝、接法有要求有很大提升空間。

（3）輸出特性非線性

變極距型電容傳感器的輸出特性是非線性的要求，雖可采用差動結(jié)構(gòu)來改善，但不可能消除認為。其他類型的電容傳感器只有忽略了電場的邊緣效應(yīng)時運行好，輸出特性才呈線性。否則邊緣效應(yīng)所產(chǎn)生的附加電容量將與傳感器電容量直接疊加紮實，使輸出特性非線性同期。

隨著材料、工藝自動化方案、電子技術(shù)行動力，特別是集成電路的高速發(fā)展結構，使電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)得到發(fā)揚(yáng)而缺點(diǎn)不斷得到克服。電容傳感器正逐漸成為一種高靈敏度落到實處、高精度效果，在動態(tài)、低壓及一些特殊測量方面大有發(fā)展前途的傳感器營造一處。

電容傳感器應(yīng)用

電容傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單等多個領域、耐高溫、耐輻射統籌、分辨率高哪些領域、動態(tài)響應(yīng)特性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于壓力產品和服務、位移像一棵樹、加速度、厚度不斷創新、振動高效利用、液位等測量中。但在使用中要注意以下幾個方面對測量結(jié)果的影響：①減小環(huán)境溫度去突破、濕度變化（可能引起某些介質(zhì)的介電常數(shù)或極板的幾何尺寸品質、相對位置發(fā)生變化）；②減小邊緣效應(yīng)；③減少寄生電容能運用；④使用屏蔽電極并接地（對敏感電極的電場起保護(hù)作用，與外電場隔離）參與水平；⑤注意漏電阻講理論、激勵頻率和極板支架材料的絕緣性。