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環(huán)形電容傳感器：什么是電容傳感器？它是如何工作的？

電容傳感器是將被測(cè)的非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器，它不僅能測(cè)量荷重、位移、振動(dòng)、角度、加速度等機(jī)械量，還能測(cè)量液面、料面、成分含量等熱工參量。這種傳感器具有高阻抗、小功率、動(dòng)態(tài)范圍大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快、幾乎沒(méi)有零漂、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，電容傳感器在自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中占有很重要的地位，并得到廣泛的應(yīng)用。但它在使用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題：
靈敏度的問(wèn)題由兩平行板組成的一個(gè)電容器，若忽略其邊緣效應(yīng)，其電容量可用下式表示：
式中，S為極板相互遮蓋面積，單位為m2;d為兩平行板間的距離，單位為m;ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù);εr極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù);ε0真空的介電常數(shù)。從上式可以看出，當(dāng)d小時(shí)可使電容量增大，而使靈敏度增加，但d過(guò)小容易引起電容器擊穿，一般我們可以采取在極板間放置云母來(lái)改善，此時(shí)電容C為兩電容串聯(lián)，可寫(xiě)成：
式中，ε1云母片的介電常數(shù);ε2空氣的介電常數(shù);d0為氣隙寬度;d為兩極板間的距離。云母的介電常數(shù)為空氣的7倍，云母的擊穿電壓不少于103kv/mm，空氣的擊穿電壓僅為3kv/mm。厚度僅為0.01mm的云母片，它的擊穿電壓也不小于10kv/mm，因此有了云母片，極板之間的距離可大大減小，還能使電容傳感器輸出特性的線性得到改善。提高靈敏度除了采用加云母片的方法外，還可以采取以下措施：
1.提高電源頻率。
2.減小極板厚度可削弱邊緣效應(yīng)。
電容傳感器中一些量的變化范圍在變極間距離的電容傳感器中，由于減小極間距離可以提高靈敏度，多用來(lái)測(cè)量微米級(jí)的位移，一般極板間距離不超過(guò)1mm，最大位移量應(yīng)限制在間距的1/10范圍內(nèi);在變極板工作面積的傳感器中，可以測(cè)量厘米級(jí)的位移。在電容傳感器中，正確選擇電容的大小是很重要的。合理的設(shè)計(jì)既可以使傳感器滿足測(cè)量范圍的要求，又可以提高靈敏度，減小非線性誤差。一般其電容的變化在103PF～104PF范圍內(nèi)，相對(duì)值ΔC/C的變化則在10-6～1范圍內(nèi)。電容元件輸出阻抗一般在108Ω～106Ω，該數(shù)值還與所采用的交流電源頻率有關(guān)。為了減小絕緣電阻的影響和提高靈敏度，電源頻率一般采用在50kHz以上，但是采用高頻電源使信號(hào)放大、傳輸?shù)葐?wèn)題比低頻時(shí)復(fù)雜的多。
分布電容的影響問(wèn)題電容傳感器一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題是分布電容電容量與傳感器電容量相比不僅不能忽略，而且影響還極其嚴(yán)重，其后果是造成傳輸效率降低、靈敏度下降、測(cè)量誤差增加及穩(wěn)定性變差。近幾年來(lái)，對(duì)此問(wèn)題有了新的解決途徑。其中“整體屏蔽法”就是一例，以差動(dòng)電容傳感器為例，說(shuō)明整體屏蔽法，在下圖中，CX1、CX2為差動(dòng)電容，U為電源，A為放大器，整體屏蔽法是把整個(gè)電橋(包含電源電纜等)一起屏蔽起來(lái)，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于接地點(diǎn)的合理設(shè)置。采用把接地點(diǎn)放在兩個(gè)平衡電阻R1、R2之間與整體屏蔽共地，這樣，傳感器公用極板與屏蔽之間的分布電容C1與放大器的輸入阻抗并聯(lián)，從而可把C1視作放大器的輸入電容。由于放大器的輸入阻抗有極大值，C1的并聯(lián)也不希望存在，但它只影響靈敏度而已，另外兩個(gè)分布電容C3、C4并聯(lián)在橋臂R1、R2上，會(huì)影響電橋的初始平衡和整體靈敏度，并不影響電橋的正常工作。因此，分布參數(shù)對(duì)傳感器電容的影響基本消除，整體屏蔽法是解決電容傳感器分布電容問(wèn)題的很好方法，缺點(diǎn)是使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
圖1 消除分布電容的工作電路圖
非線性問(wèn)題變間隙式電容傳感器相對(duì)輸出表達(dá)式為：
由上式可知變間隙式電容傳感器相對(duì)輸出與輸入為非線性關(guān)系。由于Δd/d<<1，工程上常采用以下兩種近似處理方法的辦法： 1.近似線性處理：即取上式右邊第一項(xiàng)近似，有： 2，近似非線性處理：即取相對(duì)輸出表達(dá)式的前兩項(xiàng)近似，有： 上述兩種近似產(chǎn)生的相對(duì)非線性誤差為： 以上分析說(shuō)明，相對(duì)非線性誤差r0與間隙d0也成反比例關(guān)系，因此提高傳感器的靈敏度和減小非線性誤差是相矛盾的。在實(shí)際應(yīng)用中，為解決這一矛盾，大都采用差動(dòng)式電容傳感器。

環(huán)形電容傳感器：環(huán)形接近開(kāi)關(guān)（電容式） 三易電氣

TEOPTO 電容式環(huán)形接近開(kāi)關(guān)不僅能識(shí)別金屬零件也能檢測(cè)非金屬零件或液體檢測(cè)。
  在許多應(yīng)用中具有優(yōu)越的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，常用于零件檢測(cè)、零件計(jì)數(shù)、位置控制、 粉末檢測(cè)、液位控制等領(lǐng)域。
◆ 高分辨率
◆ 響應(yīng)時(shí)間短
◆ 靈敏度 可調(diào)節(jié)
◆ 脈沖寬度 可調(diào)節(jié)
◆ NO/NC 可切換
◆ 高防護(hù)等級(jí)
◆ 電纜連接 或M12連接器

3、檢測(cè)孔徑為10mm的選型表 (10mm  DIAMETER  HOLE PRODUCTS LIST)

靜態(tài)

輸出
 型號(hào)

NPN
 C01AN10N

PNP
 C01AN10P

動(dòng)態(tài)

輸出
 型號(hào)

NPN
 C02AN10N

PNP
 C02AN10P

靜態(tài)

輸出
 型號(hào)

NPN
 C01AN10NC5

PNP
 C01AN10PC5

動(dòng)態(tài)

輸出
 型號(hào)

NPN
 C02AN10NC5

PNP
 C02AN10PC5

檢測(cè)孔徑為10mm的技術(shù)指標(biāo) (10mm  DIAMETER  HOLE )

DC

供電電壓
 Service voltage
 10 ... 30 V DC

輸出
 Output
 pnp or npn, 200 mA, NO/NC;/ switchable

靈敏度調(diào)節(jié)
 Sensitivity adjustment
 電位器/Potentiometer

工作原理
 Operating principle
 靜態(tài)或動(dòng)態(tài);Static or Dynamic

最大額定輸出電流
 Maximum rating
 100 mA

靜態(tài)電流
 Internal power consumption
 < 20 mA              電壓降      Voltage drop      < 2,0 V              脈沖展寬      Pulse stretching      調(diào)整約1 ... 150ms / adjustable approx. 1 ... 150ms              響應(yīng)時(shí)間      Speed of parts<0,5ms              環(huán)境溫度      Ambient temperature      -25 ... +70 °C              功能顯示      Function Display      黃色 LED ; YELLOW  LED              零件速度      Speed of parts      < 30 m/s              防護(hù)等級(jí)      Protection class      IP67              電纜      Cable      2 M / 3-wires      2 M / 2-wires              插件連接器      Connector      M12 (C5、C6) 插件連接器 ; M8 (V5、V6) 插件連接器       4、檢測(cè)孔徑為15mm的選型表 (15mm  DIAMETER  HOLE PRODUCTS LIST)                        靜態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C01AN15N              PNP      C01AN15P              動(dòng)態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C02AN15N              PNP      C02AN15P                              靜態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C01AN15NC5              PNP      C01AN15PC5              動(dòng)態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C02AN15NC5              PNP      C02AN15PC5       檢測(cè)孔徑為15mm的技術(shù)指標(biāo) (15mm  DIAMETER  HOLE )       DC              供電電壓      Service voltage      10 ... 30 V DC                  輸出      Output      pnp or npn, 200 mA, NO/NC;/ switchable              靈敏度調(diào)節(jié)      Sensitivity adjustment      電位器/Potentiometer              工作原理      Operating principle      靜態(tài)或動(dòng)態(tài);Static or Dynamic              最大額定輸出電流      Maximum rating      100 mA              靜態(tài)電流      Internal power consumption      < 20 mA              電壓降      Voltage drop      < 2,0 V              脈沖展寬      Pulse stretching      調(diào)整約1 ... 150ms / adjustable approx. 1 ... 150ms              響應(yīng)時(shí)間      Speed of parts      <0,5ms              環(huán)境溫度      Ambient temperature      -25 ... +70 °C              功能顯示      Function Display      黃色 LED ; YELLOW  LED              零件速度      Speed of parts      < 30 m/s              防護(hù)等級(jí)      Protection class      IP67              電纜      Cable      2 M / 3-wires      2 M / 2-wires              插件連接器      Connector      M12 (C5、C6) 插件連接器 ; M8 (V5、V6) 插件連接器       5、檢測(cè)孔徑為20mm的選型表 (20mm  DIAMETER  HOLE PRODUCTS LIST)                        靜態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C01AN20N              PNP      C01AN20P              動(dòng)態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C02AN20N              PNP      C02AN20P                              靜態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C01AN20NC5              PNP      C01AN20PC5              動(dòng)態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      B02AN20NC5              PNP      B02AN20PC5       檢測(cè)孔徑為20mm的技術(shù)指標(biāo) (20mm  DIAMETER  HOLE )       DC DC.NAMUR              供電電壓      Service voltage      10 ... 30 V DC      8.2 V DC                  輸出      Output      pnp or npn, 200 mA, NO/NC;/ switchable              靈敏度調(diào)節(jié)      Sensitivity adjustment      電位器/Potentiometer              工作原理      Operating principle      靜態(tài)或動(dòng)態(tài);Static or Dynamic              最大額定輸出電流      Maximum rating      100 mA              靜態(tài)電流      Internal power consumption      < 20 mA              電壓降      Voltage drop      < 2,0 V              脈沖展寬      Pulse stretching      調(diào)整約1 ... 150ms / adjustable approx. 1 ... 150ms              響應(yīng)時(shí)間      Speed of parts      <0,5ms              環(huán)境溫度      Ambient temperature      -25 ... +70 °C              功能顯示      Function Display      黃色 LED ; YELLOW  LED              零件速度      Speed of parts      < 30 m/s              防護(hù)等級(jí)      Protection class      IP67              電纜      Cable      2 M / 3-wires      2 M / 2-wires              插件連接器      Connector      M12 (C5、C6) 插件連接器 ; M8 (V5、V6) 插件連接器       7、檢測(cè)孔徑為30mm的選型表 (30mm  DIAMETER  HOLE PRODUCTS LIST)                        靜態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C01AN30N              PNP      C01AN30P              動(dòng)態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C02AN30N              PNP      C02AN30P                              靜態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C01AN30NC5              PNP      C01AN30PC5              動(dòng)態(tài)              輸出      型號(hào)              NPN      C02AN30NC5              PNP      C02AN30PC5       檢測(cè)孔徑為30mm的技術(shù)指標(biāo) (30mm  DIAMETER  HOLE )       DC DC.NAMUR              供電電壓      Service voltage      10 ... 30 V DC      8.2 V DC                  輸出      Output      pnp or npn, 200 mA, NO/NC;/ switchable              靈敏度調(diào)節(jié)      Sensitivity adjustment      電位器/Potentiometer              工作原理      Operating principle      靜態(tài)或動(dòng)態(tài);Static or Dynamic              最大額定輸出電流      Maximum rating      100 mA              靜態(tài)電流      Internal power consumption      < 20 mA              電壓降      Voltage drop      < 2,0 V              脈沖展寬      Pulse stretching      調(diào)整約1 ... 150ms / adjustable approx. 1 ... 150ms              響應(yīng)時(shí)間      Speed of parts      <0,5ms              環(huán)境溫度      Ambient temperature      -25 ... +70 °C              功能顯示      Function Display      黃色 LED ; YELLOW  LED              零件速度      Speed of parts      < 30 m/s              防護(hù)等級(jí)      Protection class      IP67              電纜      Cable      2 M / 3-wires      2 M / 2-wires              插件連接器      Connector      M12 (C5、C6) 插件連接器 ; M8 (V5、V6) 插件連接器                  電氣連接圖:                                          連接器配件:                        連接電纜(參考選型數(shù)據(jù)表)      Connecting cables Data-sheet      訂貨編號(hào)/TYP              M8 插件      Connector M8/V5、V6      點(diǎn)擊查看              M12 插件      Connector M12/C5、C6      點(diǎn)擊查看                  3D CAD數(shù)據(jù):      返回↑        數(shù)據(jù)更新中...          

環(huán)形電容傳感器：電容傳感器

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電容傳感器
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本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫(xiě)與應(yīng)用工作項(xiàng)目
審核
。
電容傳感器是指將被測(cè)量（如尺寸、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。實(shí)際上，它本身（或和被測(cè)物體）就是一個(gè)可變電容器。
[1]
中文名
電容傳感器
外文名
Capacitive Transducer
實(shí)    質(zhì)
一類(lèi)傳感器
特    點(diǎn)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等
應(yīng)    用
測(cè)量金屬表面狀況等
學(xué)    科
電子工程
目錄
1
原理
2
特點(diǎn)
3
應(yīng)用
4
改善方法
電容傳感器原理
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語(yǔ)音
由物理學(xué)知識(shí)可知，在忽略邊緣效應(yīng)的情況下，平板電容器的電容量為
式中，
——真空的介電常數(shù)，
=
；ε——極板間介質(zhì)的相對(duì)介電系數(shù)，在空氣中，ε=1；A——極板的重合面積，m2；δ——兩平行極板間的距離，m。上式表明，當(dāng)被測(cè)量δ，A或ε發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容的變化。如果保持其中的兩個(gè)參數(shù)不變，僅改變另一個(gè)參數(shù)，就可以把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化，再通過(guò)配套的測(cè)量電路，將電容的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。根據(jù)電容器參數(shù)變化的特性，電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三種，其中極距變化型和面積變化型的應(yīng)用較廣泛。
[1]
電容傳感器特點(diǎn)
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語(yǔ)音
電容傳感器有如下一些特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；②動(dòng)作時(shí)需要能量低，由于帶電極板間靜電吸引力很小（約幾個(gè)
N），因此電容傳感器特別適宜用來(lái)解決輸入能量低的測(cè)量問(wèn)題；③動(dòng)態(tài)特性好，電容傳感器的相對(duì)變化量只受線性和其它實(shí)際條件的限制，如果使用高線性電路時(shí)，電容變化量可達(dá)100%或更大；④自然效應(yīng)小；⑤動(dòng)態(tài)響應(yīng)快以及能在惡劣的環(huán)境下工作。但由于電容傳感器的初始電容較小，受引線電容、寄生電容的干擾影響較大；另一方面電容傳感器輸出特性為非線性。
[2]
電容傳感器應(yīng)用
編輯
語(yǔ)音
電容傳感器可以直接測(cè)量的非電量為：直線位移、角位移及介質(zhì)的幾何尺寸（或稱(chēng)物位），直線位移及角位移可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)的，例如是直線振動(dòng)及角振動(dòng)。用于上述三類(lèi)非電參數(shù)變換測(cè)量的變換器一般說(shuō)來(lái)原理比較簡(jiǎn)單，無(wú)需再作任何預(yù)變換。用來(lái)測(cè)量金屬表面狀況、距離尺寸、振幅等量的傳感器，往往采用單極式變間隙電容傳感器，使用時(shí)常將被測(cè)物作為傳感器的一個(gè)極板，而另一個(gè)電極板在傳感器內(nèi)。近年來(lái)已采用這種方法測(cè)量油膜等物質(zhì)的厚度。這類(lèi)傳感器的動(dòng)態(tài)范圍均比較小，約為十分之幾毫米左右，而靈敏度則在很大程度上取決于選材、結(jié)構(gòu)的合理性及寄生參數(shù)影響的消除。精度達(dá)到0.1μm，分辨力為0.025μm。可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，它加給被測(cè)對(duì)象的力極小，可忽略不計(jì)。測(cè)物位的傳感器多數(shù)是采用電容式傳感器作轉(zhuǎn)換元件。電容式傳感器還可用于測(cè)量原油中含水量、糧食中的含水量等。當(dāng)電容傳感器用于測(cè)量其他物理量時(shí)，必須進(jìn)行預(yù)變換，將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成d，S或ε的變化。例如在測(cè)量壓力時(shí)，要用彈性元件先將壓力轉(zhuǎn)換成d的變化。
[3]
電容傳感器改善方法
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語(yǔ)音
為了提高電容傳感器的靈敏度、減小界干擾、寄生電容及漏電的影響和減小線性誤差，可采用以下措施：①由于當(dāng)d減小時(shí)可使電容量加大從而使靈敏度增加，但d過(guò)小容易引起電容器擊穿，一般可以在極板間放置云母片來(lái)改善；②提高電源頻率；③用雙層屏蔽線，將電路同電容傳感器裝在一個(gè)殼體中，可以減小寄生電容及外界干擾的影響。
[2]
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科技領(lǐng)域愛(ài)好者
陣列式紅外傳感器和電容傳感器在脈搏檢測(cè)方面的應(yīng)用
最近我在和一個(gè)醫(yī)學(xué)院做科研合作，合作的是一個(gè)關(guān)于脈搏波檢測(cè)項(xiàng)目，對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目我是非常感興趣的，也投入了一些精力做了幾種可行的方案，由于我對(duì)于紅外傳感器方面接觸的項(xiàng)目比較多，我更傾向于使用紅外陣列傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)脈搏的檢測(cè)。說(shuō)到紅外傳感器檢測(cè)脈搏波信號(hào)，也不是很高大上的技術(shù)，這個(gè)...
2020-07-250
響拇指電子
深圳響拇指電子科技有限公司
什么是電容傳感器？
什么是電容傳感器？電容傳感器是非接觸型傳感器，其根據(jù)在傳感器電極和GND或人手之間產(chǎn)生的電容變化來(lái)檢測(cè)物體。傳感器電極可以是任何導(dǎo)電金屬，因此可以設(shè)計(jì)低成本且高度靈活的系統(tǒng)。在了解電容式傳感器之前，首先要了解電容器。電容器是電子電路中常見(jiàn)的無(wú)源元件之一，是通過(guò)靜電電容來(lái)積蓄...
2019-08-230
參考資料
1.

張洪亭，王明贊編．測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)：東北大學(xué)出版社，2013.12
2.

李田澤主編．傳感器技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用：海洋出版社，2015.05
3.

劉迎春，葉湘濱編著．傳感器原理  設(shè)計(jì)與應(yīng)用  第5版：國(guó)防工業(yè)出版社，2015.06

環(huán)形電容傳感器：電容式傳感器

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電容式傳感器
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本詞條由“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫(xiě)與應(yīng)用工作項(xiàng)目
審核
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電容式傳感器是以各種類(lèi)型的電容器作為傳感元件，將被測(cè)轉(zhuǎn)物理量或機(jī)械量換成為電容量變化的一種轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)際上就是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。電容式傳感器廣泛用于位移、角度、振動(dòng)、速度、壓力、成分分析、介質(zhì)特性等方面的測(cè)量。最常用的是平行板型電容器或圓筒型電容器。
中文名
電容式傳感器
外文名
capacitive type transducer
電容計(jì)算公式
εS/d
應(yīng)    用
測(cè)量
發(fā)展時(shí)間
70年代末
所屬學(xué)科
自動(dòng)化
目錄
1
簡(jiǎn)介
2
原理
3
分類(lèi)
4
優(yōu)點(diǎn)
5
缺點(diǎn)
6
應(yīng)用
電容式傳感器簡(jiǎn)介
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語(yǔ)音
70年代末以來(lái)，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了與微型測(cè)量?jī)x表封裝在一起的電容式傳感器。這種新型的傳感器能使分布電容的影響大為減小，使其固有的缺點(diǎn)得到克服。電容式傳感器是一種用途極廣，很有發(fā)展?jié)摿Φ膫鞲衅鳌５湫偷碾娙菔絺鞲衅饔缮舷码姌O、絕緣體和襯底構(gòu)成。當(dāng)薄膜受壓力作用時(shí)，薄膜會(huì)發(fā)生一定的變形，因此，上下電極之間的距離發(fā)生一定的變化，從而使電容發(fā)生變化。但電容式壓力傳感器的電容與上下電極之間的距離的關(guān)系是非線性關(guān)系，因此，要用具有補(bǔ)償功能的測(cè)量電路對(duì)輸出電容進(jìn)行非線性補(bǔ)償。
電容式傳感器原理
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語(yǔ)音
電容式傳感器也常常被人們稱(chēng)為電容式物位計(jì)，電容式物位計(jì)的電容檢測(cè)元件是根據(jù)圓筒形電容器原理進(jìn)行工作的，電容器由兩個(gè)絕緣的同軸圓柱極板內(nèi)電極和外電極組成，在兩筒之間充以介電常數(shù)為ε的電解質(zhì)時(shí)，兩圓筒間的電容量為
式中L為兩筒相互重合部分的長(zhǎng)度；D為外筒電極的直徑；d為內(nèi)筒電極的直徑；e為中間介質(zhì)的電介常數(shù)。在實(shí)際測(cè)量中D、d、e是基本不變的，故測(cè)得C即可知道液位的高低，這也是電容式傳感器具有使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和靈敏度高，價(jià)格便宜等特點(diǎn)的原因之一。電容式傳感器是以各種類(lèi)型的電容器作為傳感元件，由于被測(cè)量變化將導(dǎo)致電容器電容量變化，通過(guò)測(cè)量電路，可把電容量的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。測(cè)知電信號(hào)的大小，可判斷被測(cè)量的大小。這就是電容式傳感器的基本工作原理。
[1]
電容式傳感器分類(lèi)
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語(yǔ)音
根據(jù)傳感器的工作原理可把電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介質(zhì)型三種類(lèi)型。根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)可把電容式傳感器分為三種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)形式。它們又可按位移的形式分為線位移和角位移兩種，每一種又依據(jù)傳感器極板形狀分成平(圓形)板形和圓柱(圓筒)形，雖然還有球面形和鋸齒形等其他形狀，但一般很少用。其中差動(dòng)式一般優(yōu)于單組(單邊)式傳感器，它具有靈敏度高、線性范圍寬、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
[2]
電容式傳感器優(yōu)點(diǎn)
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語(yǔ)音
1)溫度穩(wěn)定性好電容式傳感器的電容值一般與電極材料無(wú)關(guān)，這有利于選擇溫度系數(shù)低的材料，又因本身發(fā)熱極小，影響穩(wěn)定性甚微。而電阻傳感器有銅損，易發(fā)熱產(chǎn)生零漂。2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造和保證高的精度，可以做得非常小巧，以實(shí)現(xiàn)某些特殊的測(cè)量；能工作在高溫，強(qiáng)輻射及強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣的環(huán)境中，可以承受很大的溫度變化，承受高壓力，高沖擊，過(guò)載等；能測(cè)量超高溫和低壓差，也能對(duì)帶磁工作進(jìn)行測(cè)量。3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好電容式傳感器由于帶電極板間的靜電引力很小(約幾個(gè)10^(-5)N)，需要的作用能量極小，又由于它的可動(dòng)部分可以做得很小很薄，即質(zhì)量很輕，因此其固有頻率很高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短，能在幾兆赫茲的頻率下工作，特別適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。又由于其介質(zhì)損耗小可以用較高頻率供電，因此系統(tǒng)工作頻率高。它可用于測(cè)量高速變化的參數(shù)。4)可以非接觸測(cè)量且靈敏度高可非接觸測(cè)量回轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)或偏心率、小型滾珠軸承的徑向間隙等。當(dāng)采用非接觸測(cè)量時(shí)，電容式傳感器具有平均效應(yīng)，可以減小工件表面粗糙度等對(duì)測(cè)量的影響。電容式傳感器除了上述的優(yōu)點(diǎn)外，還因其帶電極板間的靜電引力很小，所需輸入力和輸入能量極小，因而可測(cè)極低的壓力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很靈敏，分辨力高，能感應(yīng)0.01μm甚至更小的位移。由于其空氣等介質(zhì)損耗小，采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)并接成電橋式時(shí)產(chǎn)生的零殘極小，因此允許電路進(jìn)行高倍率放大，使儀器具有很高的靈敏度。
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電容式傳感器缺點(diǎn)
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語(yǔ)音
①輸出阻抗高，負(fù)載能力差。無(wú)論何種類(lèi)型的電容式傳感器，受電極板幾何尺寸的限制，其電容量都很小，一般為幾十到幾百皮法(pF)，因此使電容式傳感器的輸出阻抗很高，可達(dá)
～
Ω。由于輸出阻抗很高，因而輸出功率小，負(fù)載能力差，易受外界干擾影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法工作。②寄生電容影響大。電容式傳感器的初始電容量很小，而連接傳感器和電子線路的引線電纜電容、電子線路的雜散電容以及電容極板與周?chē)鷮?dǎo)體構(gòu)成的電容等寄生電容卻較大。寄生電容的存在不但降低了測(cè)量靈敏度，而且引起非線性輸出。由于寄生電容是隨機(jī)變化的．因而使傳感器處于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)．影響測(cè)量準(zhǔn)確度。
[4]
電容式傳感器應(yīng)用
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語(yǔ)音
電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐高溫、耐輻射、分辨率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于壓力、位移、加速度、厚度、振動(dòng)、液位等測(cè)量中。但在使用中要注意以下幾個(gè)方面對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響：①減小環(huán)境溫度、濕度變化(可能引起某些介質(zhì)的介電常數(shù)或極板的幾何尺寸、相對(duì)位置發(fā)生變化)；②減小邊緣效應(yīng)；③減少寄生電容；④使用屏蔽電極并接地(對(duì)敏感電極的電場(chǎng)起保護(hù)作用，與外電場(chǎng)隔離)；⑤注意漏電阻、激勵(lì)頻率和極板支架材料的絕緣性。
[5]
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電容式傳感器有哪些優(yōu)點(diǎn)？
電容式傳感器是以各種類(lèi)型的電容器作為傳感元件，將被測(cè)轉(zhuǎn)物理量或機(jī)械量換成為電容量變化的一種轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)際上就是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。下面，我們一起來(lái)看看電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)吧。電容式傳感器是以各種類(lèi)型的電容器作為傳感元件，將被測(cè)轉(zhuǎn)物理量或機(jī)械量換成為電容量變化的一種轉(zhuǎn)換裝...
2020-11-120
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參考資料
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沈潔，謝飛主編；于玲，王欣，張益副主編．自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)  第2版：清華大學(xué)出版社，2015.01
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