传感器及实用检测技术（第三版）电容式传感器.ppt

电容式传感器变面积型变介质型变极距型电容式传感器ABC内容提要一、概述电容器是电子技术的三大类无源元件(电阻、电感和电容)之一，利用电容器的原理，将非电量转换成电容量,进而实现非电量到电量的转化的器件或装置，称为电容式传感器，它实质上是一个具有可变参数的电容器。优点：测量范围大、灵敏度高、结构简单、适应性强、动态响应时间短、易实现非接触测量等。由于材料、工艺，特别是测量电路及半导体集成技术等方面已达到了相当高的水平，因此寄生电容的影响得到较好地解决，使电容式传感器的优点得以充分发挥。应用：压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和成分含量等测量之中。各种电容式传感器电容式接近开关电容式指纹传感器电容式变送器差压传感器电容传感器的工作原理可从平板电容器加以说明，如图所示。由物理学可知，两平板组成的电容器，如不考虑边缘效应，其电容量可用下式表示二、电容式传感器的工作原理式中S——两极板相互遮盖的面积；——两极板间的距离；——两极板间介质的介电常数。变极距型传感器变面积型传感器变介质型传感器三、类型1.变面积型（S）（a）变面积型电容传感器原理图（b）电容式角位移传感器原理图2.变介电常数型（）通过改变板间介质（即介电常数），可改变电容量。下面用一实例加以说明：右图为一密封铅罐中测量液态氮液位高度的原理图。在被测介质中放入两个同心圆柱状极板1和2。若容器内液体介质的介电常数为1，液体介质上面气体介质的介电常数为2，当容器内液面高度变化时，则电容量将变化（假设液体介质为不导电液体，若导电，则电极板必须绝缘）。电极板间电容C等于气体介质间电容C2与液体介质间电容C1之和，相当于两个电容器并联，即式（2-17）表明传感器电容量C与高度呈线性关系。3.变极距型电容传感器若d从d0→d0-Δd,电容量C0→C0+ΔC,则有()当时，变极距电容传感器有近似线性关系，此时灵敏度为了获得高灵敏度，一般d0较小，但——d0过小易引起电容器击穿或短路，可放置高介电常数材料如云母片四、应用举例1．电容式压力传感器L/O/G/OL/O/G/OL/O/G/OL/O/G/O