由于电容传感器的检测头结构比较简单,可以不用有机材料和磁性材料,所以它能经受相当大的温度变化及各种辐射作用。因而,电容式传感器可以在温度变化大,有各种辐射等恶劣环境下工作。
电容式传感器可以制成非接触式的测量器,它的响应时间短,适合于在线测量和动态测量。因为电容式传感器具有高灵敏度的特点,而且采用精密的测量方法,已能测量电容值的10-7的变化量。又因为其极间的相互吸力十分小,从而保证了比较高的测量精度。因此,电容式传感器的应用技术近年越来越被重视,它广泛地应用在各种测量中。电容式传感器可以用来测量直线位移、角位移、振动振幅(可以测至0.05μm),尤其适合测量高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量,还可以用来测量厚度、位移、压力、速度、浓度、物位`成分含量、非金属材料的涂层、油膜等物理量测量中。下面举几例来说明电容传感器的应用情况。
电容式压力传感器
图8-20(a)所示为差动电容式压力传感器的结构图,其转换电路如图8-20(b)所示。图中所示为一个膜片动电极和两个在凹形玻璃上电镀成的固定电极组成的差动电容器。
这种传感器结构简单.灵敏度高,响应速度快(约100ms),能够测量微小的差压(0~0.75Pa)。它由两个玻璃圆盘和一个金属(不锈钢)膜片组成。两个玻璃圆盘上的凹面深约15μm,其上镀金作为电容式传感器的两个固定电极,而夹在两个止圆盘中的膜片则为传感器的可动电极。当两边的压力P1、P2相等时,膜片处于中间的位置与左,右固定电极间距相等,即Cx1=Cx2,其转换电路输出u0=0;当P1＞P2(P2>P1)时,膜片弯向P2(或者P1)，Cab < Cdb (或者Cab > Cdb)，u0输出与|P1 - P2|成正比的信号。这种差压传感器不仅用来测量与户的压差,还可以用来测量真空或者微小的绝对压力,此时只要把膜片的一侧密封并被抽成高真空10-5Pa)即可。
当被测压力或压力差作用于膜片并使之产生位移时,形成的两个电容器的电容量,一个增大,一个减小。该电容值的变化经测量电路转换成与压力或压力差相对应的电流或电压的变化
