电容式传感器的工作原理和结构

现以平板电容器来说明电容式传感器的工作原理。电容是由两个金属电极和中间一层电介质构成的,如图8-1所示。当在两个极板间加上电压时,电极上就会储存电荷,所以电容器实际上是一个储存电场能的元件。如果不考虑边缘效应，其电容量为

当被测参数变化使得式(8-1)中A、d或ε发生变化时,电容量C也随之变化。如果保持其中两个参数不变,仅改变其中一个参数,就可把该参数的变化转换为电容量的变化,通过测量电路就可转换为电量输出。因此,电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介质型三种类型。它们的电极形状有平板形、圆柱形和球面形(很少采用)。

在实际应用中,电容式传感器通常以改变平行板间的距离来进行测量,因为这样获得的测量灵敏度高于改变其他参数的电容传感器的灵敏度。改变平行板间距离的传感器一般用来测量微小的线位移(0.01微米至零点几毫米),而改变面积的传感器一般用于测量角位移或者较大的线位移,变介电常数用于固体或者液体的物位测量以及各种介质的湿度、密度的测量中。