邢台电容位移传感器-善测科技

变介电常数型电容传感器设被测非导电液体的介电常数为ε1，液面高度为h，传感器总高度为H，内筒外径为d，外筒内径为D，此时电容值为

式中，ε为空气介电常数；C0为由传感器的基本尺寸决定的初始电容值，。此传感器的电容量正比于被测液位的高度h。

电容传感器是将被测量（尺寸、压力等）的变化转换成电容变换量的一种传感器。它本身就是一个可变电容器，有的也与被测物体一起组成可变电容器。

知识点1-电容传感器的工作原理

对于一个平板电容器，它的电容量其中ε0为真空的介电常数；ε为介质相对于真空的介电常数；A为极板的覆盖面积；δ为两极板间的距离。

可见，当电容器中的ε、δ、A发生变化，均会引起电容的变化。基于这个原理，固定住其中两个参数，只改变剩下一个参数，就能达到通过电容量变化观测被测值的目的。只需要配套测量电路，将电容的变化转化为电信号输出，即可得到被测值。根据变化参数的不同，电容传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三种。

知识点2-极距变化型电容传感器

保证电容器的两个极板间相互覆盖面积和介质不变，那么电容量将与极距呈非线性关系。电容的变化量：得到传感器的灵敏度

可见极距变化型电容传感器的灵敏度与极距的二次方成反比，极距越小，灵敏度越高，但它们是非线性关系。为了减小非线性误差，通常测量范围Δδ?δ0，一般规定极距变化范围Δδ≈0.1。

实际应用中常采用差动型电容传感器以稳定传感器性能，它的结构与差动型可变磁阻式传感器相似，灵敏度是通常结构的二倍。

电容式加速度传感器又称变电容式加速度传感器，它的结构原理如下图所示，一个质量块固定在弹性梁的中间，质量块的上端面是一个活动电极，电容位移传感器，它与上固定电极组成一个电容器C1；质量块的下端面也是一个活动电极，它与下固定电极组成另一个电容器C2。

当被测物的振动导致与其固连的传感器基座振动时，质量块将由于惯性而保持静止，因此上、下固定电极与质量块之间将会产生相对位移。这使得电容C1、C2的值一个变大、另一个变小，从而形成一个与加速度大小成正比的差动输出信号。

变面积型电容传感器

被测量变化导致动极板移动，引起两极板间有效覆盖面积S的变化，从而得到电容量的变化。当动极板相对于定极板沿着长度方向平移Δx时，其电容变化量化为

式中，C0=ε0εrba/d，为初始电容；a为极板长度；b为极板宽度；Δx为极板水平位移。可见ΔC与Δx间成线性关系。

当动极板有一个角位移θ时，与定极板间有效覆盖面积发生变化，从而改变了两极板间的电容量。当θ=0时有

式中，εr为介质相对介电常数；d0为两极板间的距离；S0为两极板间初始覆盖面积。

当θ=0时

传感器电容量C与角位移θ间成线性关系。