电容式传感器

本章知识点

1.电容式传感器的原理、三种结构类型及特点；

2.电容式传感器常见的四类测量电路原理；

3.电容式传感器的应用实例。

电容式传感器是利用电容元件把被测的物理量，如位移、振动、液位、压力、介质等变化转换为电容量的变化，再经测量转换电路转换为电压、电流或频率等物理量的测量装置。

电容式传感器与电阻式、电感式传感器相比具有以下优点：

①测量范围大。金属应变丝由于应变极限的限制，ΔR／R一般低于1％，而半导体应变片可达20％，电容式传感器相对变化量可大于100％。

②灵敏度高。用比率变压器电桥可测出电容值，其相对变化量可达10－7。

③动态响应时间短。由于电容式传感器可动部分质量很小，因此其固有频率很高，适用于动态信号的测量。

④机械损失小。电容式传感器电极间相互吸引力十分微小，又无摩擦存在，其自然热效应甚微，从而保证传感器具有较高的精度。

⑤结构简单，适应性强。电容式传感器一般用金属作电极，以无机材料 （如玻璃、石英、陶瓷等）作绝缘支撑，因此电容式传感器能承受很大的温度变化和各种形式的强辐射作用，适合于恶劣环境中工作。

然而，电容式传感器有如下不足之处：

①寄生电容影响较大。寄生电容主要指连接电容极板的导线电容和传感器本身的泄漏电容。寄生电容的存在不但降低了测量的灵敏度，而且还引起非线性输出，甚至使传感器处于不稳定的工作状态。

②当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。

近年来，由于材料、工艺，特别是在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，因此受寄生电容影响的问题得到较好的解决，使电容式传感器的优点得以充分发挥。

先导案例

本案例要解决问题

电容式传感器具有一系列突出的优点，随着电子技术的迅速发展，特别是大规模集成电路的应用，其优点将得到进一步发扬，而它所存在的引线电缆分布电容影响以及非线性的缺点也随之得到克服，因此电容式传感器在自动检测中得到越来越广泛的应用。

如何应用电容式传感器测量固体块状、颗粒体及粉料料位的情况。