电容式传感器的工作原理 电容式传感器原理概述

电容式传感器原理概述

导语:学过物理的人都知道传感器是怎么一会事，传感器就是将一些非物理的量转化为变化可电压电流的信息。传感器在生活中的应用相当广泛，比如说烟雾报警器、电饭煲、热得快、自动门、自动式洗手间都有传感器的影子，它们的样子虽然千姿百态但是都能够达到我们的要求，今天小兔就给大家介绍一种电容式传感器，它的应用也很广泛。我就给大家详细的介绍一下吧!

一、原理

电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计，电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的，电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成，在两筒之间充以介电常数为e的电解质时，两圆筒间的电容量为C=2∏eL/lnD/d，式中L为两筒相互重合部分的长度;

D为外筒电极的直径;d为内筒电极的直径;e为中间介质的电介常数。在实际测量中D、d、e是基本不变的，故测得C即可知道液位的高低，这也是电容式传感器具有使用方便，结构简单和灵敏度高，价格便宜等特点的原因之一。

二、特点优势

电容式传感器与电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点：

(1)高阻抗、小功率,因而所需的输入力很小，输人能量也很低。电容式传感器因带电极板 间静电引力极小(约几个10-5 N)，因此所需输入能量极小，所以特别适宜用来解决输入能量低的 测量问题，例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏,分辨力非常髙，能 感受0.001μm甚至更小的位移。

(2)温度稳定性好。传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料， 又因本身发热极小，对稳定性影响甚微。

(3)结构简单，适应性强，待测体是导体或半导体均可,可在恶劣环境中工作。电容式传感 器结构简单,易于制造,可做得非常小巧，以实现某些特殊的测量;能工作在高低温、强辐射及强 磁场等恶劣的环境中，也能对带有磁性的工件进行测量。

(4)动态响应好。由于极板间的静电引力很小，可动部分做得很小很薄，因此其固有频率很 高，动态响应时间短，能在几兆赫的频率下工作，特别适合动态测量，如测量振动、瞬时压力等。

(5)可以实现非接触测量，具有平均效应。例如非接触测量回转轴的振动或偏心、小型滚珠 轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应，可以减小工作表面粗糙 等对测量的影响。

大家看完电容式传感器的介绍，是否明白了电容式传感器的工作原理了呢?传感器进入到我们的生活以后，使我们的生活变的便捷，方便了我们的行动。在一些特殊传感器的应用不仅仅方便了我们，更重要的是节约了我们的宝贵时间。在新世纪的今天传感器是一种伟大的发明，可以利用传感器完成一些我们劳动人民无法直接完成的，及节约了时间又保障了我们的人身安全，符合我们国家以人为本的政策。今天小兔关于电容式传感器就介绍到这里，希望可以帮助到你!

电容式传感器原理

一、电容传感器简介

电容传感器，英文名称为capacitive type transducer，是一种将其他量的变换以电容的变化体现出来的仪器。其主要由上下两电极、绝缘体、衬底构成，在压力作用下，薄膜产生一定的形变，上 下级间距离发生变化，导致电容变化，但电容并不随极间距离的变化而线性变化，其还需测量电路对输出电容进行一定的非线性补偿。

二、电容传感器分类

电容式传感器一 般由两个平行电极构成，在其两个电极之间以空气作为介质，在不考虑边缘效应的前提下，其电容可表示为C=εS/d，其中，ε表示两电极间介质(即空气)的 介电常数，S表示两电极之间相互覆盖的面积，d表示两电极间的距离，电容受这三个参数影响，任意一参数的改变就会使得电容得以改变。因此，可将电容传感器 分为介质变化型(ε的变化因此C的变化)、面积变化型(S的变化因此C的变化)和极距变化型(d的变化因此C的变化)三种。

三、电容传感器原理

电容传感器也称为电容物位计，其电容检测元件基于圆筒形电容器原理进行工作，圆筒形电容器主要由两个相互绝缘的同轴圆柱极板构成，在两个极板之间填充介 质，则该电容器的容量即为C=2∏eL/lnD/d，其中，ε表示两极板间介质的介电常数，L表示两极板之间相互重合的长度，D表示外面的圆柱形极板的直 径，d表示里面的圆柱形极板的直径，由于在固定情况下进行测量时，其D、d、e三个参量是不会变的，因此可根据测量的电容量得知其液位高度。

四、电容传感器优缺点

电容式传感器较电阻式传感器、电感式传感器而言具有一定的优势，但其也并不是完美无缺的，其也有缺点存在，下面我们就对电容式传感器的优缺点进行整合：

优点：价格便宜、实惠；灵敏度高、准确性好；结构简单；恶劣环境下也可适用；温度稳定性好；具有平均效应；动态响应性好；过载能力强。

缺点：输出非线性；寄生电容、分布电容的灵敏度、测量精确度易受影响，不稳定；连接电路较复杂。

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