电容式传感器

电容式传感器电容式传感器是将各种类型的电容器作为传感器元件，将测定的物理量、机械量转换为电容变化的转换装置，实际上是具有可变参数的电容器。 电容式传感器广泛应用于位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介电特性等的测量。 最常用的是平行板型电容器和圆筒型电容器。 1中文名称电容式传感器外语名称capacitive type transducer容量计算式：S/d应用：度量个人资料70年代末以来，随着集成电路技术的发展，出现了微表和封装的电容式传感器。 该新的传感器显着降低了分布容量的影响，并且克服了其固有的缺点。 电容式传感器用途极为广泛，是一种有发展潜力的传感器。典型的静电电容式传感器由上下电极、绝缘体和基板构成。 压力作用于薄膜时，薄膜会发生一定的变形，因此上下电极间的距离会发生一定的变化，电容会发生变化。 但是，由于静电电容式压力传感器的电容与上下电极间的距离的关系为非线性关系，因此通过具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。原理静电电容式传感器常被称为静电电容式电位计，静电电容式电位计的静电电容检测元件基于圆筒形电容器的原理而动作，电容器由两个绝缘的同轴圆筒极板的内部电极和外部电极构成，在两个圆筒之间充电介电常数的电解质时，两个圆筒之间的静电电容式中，l是两筒相互重叠部分的长度，d是外筒的电极的直径d，内筒的电极的直径e是中间介质的介电常数。 在实际测量中，d、d、e几乎没有变化，因此测量c可以知道液位的高低，也是静电电容式传感器使用方便、结构简单、灵敏度高、价格便宜等特点的原因之一。电容式传感器以各种类型的电容器作为传感器元件，电容器的电容根据测定的变化而变化，通过测定电路将电容的变化转换成电信号并输出。 检测电信号的大小，可以判断测量的大小。 这是电容式传感器的基本工作原理。 2分类根据传感器的工作原理，静电电容式传感器可分为变极距型、变面积型、变电介质型3种。根据传感器的构造，静电电容式传感器可以分为3种构造形式。 它们可以以位移的形式分为线位移和角位移2种，分别根据传感器极板的形状分为平(圆形)板状和圆柱(圆筒)状，也有球面状和锯齿状等其他形状，但一般不怎么使用。 其中，差动式一般优于单组(单侧)式传感器，具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性高等特点。 3优点1 )温度稳定性良好电容式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，自身发热极小，对稳定性影响小。 电阻传感器有铜损，容易发热，容易发生浮起。2 )结构简单电容式传感器结构简单，制造简单，保证高精度，能够非常小型化，能够在可实现特殊测量的高温、强辐射、强磁场等严酷环境下工作，能够测量可承受大温度变化、高压力、高冲击、过载等的超高温和低压差，还能够测量带磁动作。3 )动态响应良好电容式传感器由于带电极板之间的静电引力小(约十10(-5)N )，所以需要的作用能极小，而且其可动部分非常薄，即质量轻，因此固有频率高，动态响应时间短，可以在数兆赫的频率下工作，特别适合动态测量。 另外，由于介质损耗较小，可以以较高的频率来供给功率，因此，系统的操作频率较高。 可用于测量快速变化的参数。4 )可进行非接触测量，灵敏度高可以非接触地测量旋转轴的振动和偏心率、小型滚珠轴承的径向间隙等。 采用非接触测量时，静电电容式传感器具有平均效果，可减小工件表面粗糙度等对测量的影响。电容式传感器除了上述优点以外，由于带电极板之间的静电引力小，所需的输入和输入能量极小，因此能够测定极低的压力、力和小的加速度、位移等，灵敏度高，分辨率高，能够感知0.01m以下的位移。 空气等介质损耗小，采用差动结构桥接时产生的零残差极小，因此允许电路的高倍率放大，设备灵敏度高。 4缺点输出阻抗高，负载能力差。任何类型的电容式传感器都限于电极板的几何尺寸，静电电容小，但由于一般为几十至几百皮法(pF )，因此电容式传感器的输出阻抗高，能够到达。 由于输出阻抗高，输出功率小，负载能力差，容易受到干扰的影响而发生不稳定的现象，严重的情况下无法工作。寄生电容的影响较大。电容式传感器的初始电容较小，但是连接传感器和电子电路的引线电容、电子电路的寄生电容、由电容板和周围的导体构成的电容等寄生电容较大。 寄生电容的存在不仅会降低测量灵敏度，还会引起非线性输出。 寄生电容随机变化，使传感器处于不稳定的工作状态，影响测量精度。 5应用电容式传感器具有结构简单、耐高温、耐辐射、分辨率高、动态响应特性好等优点，广泛用于压力、位移、加速度、厚度、振动、液位等测量。 但是，使用中对测量结果的影响是减小环境温度、湿