




电容传感器是一种通过简单的机械结构就能实现低功耗、良好的动态性能以及非接触式测量等特点的传感器。电容传感器能有效检测到微米级的位移变化,具有非常高的精度,应用前景广泛。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,它与上固定电极组成一个电容器C1。目前主要广泛应用于***灾害监测、航空航天及工业生产中对微小位移、液位、压力、重力等参数的测量。
电容位移传感器,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。该传感器的高精度和高可靠性已被广泛应用于成千上万的实际案例中。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。
实际应用当中,源于独特的磁屏蔽环设计,电容式传感器可以实现近乎的线性测量。但是,电容传感器要求探头到被测物体之间的电介质必须均匀恒定。测量系统对于测量范围内的电介质变化非常敏感。电容式位移传感器也可以用于绝缘体的测量,源于这些绝缘体会改变测量间隙内的介电常数。磁致伸缩位移传感器通过非接触式的测控技术精准地检测活动磁环的位置来测量被检测产品的实际位移值的。通过后续电路的调整,即使测量绝缘体,也可以得到几乎线性的信号输出。源于电磁转化过程,电容传感器可以测量所有金属。电容测量系统主要测量平板电阻的阻抗值,阻抗值与探头到被测物体之间的距离成正比。

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。