电容式传感器..docxVIP

电容式传感器摘要：随着科技的发展，电容的测量技术有了很大的进展，它不但广泛应于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，而且，还逐步扩大应用与压力、差压、液面、料面、成分含量等方面等测量。由于电容式传感器具有结构简单，体积小，分辨率高，可非接触量等一系列优点，所以电容式传感器在各个领域都得到了广泛的应用，并且在市场中不断地发展。70年代末以来,随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。关键字：电容式传感器、应用与发展Abstract: with the development of science and technology, measurement technology of capacitor has made great progress, it is not only widely used in vibration, displacement, angle, acceleration and other mechanical quantity measurement precision, but also gradually expand the application, and pressure, differential pressure, liquid level, level, content and other aspects of measurement. The capacitive sensor has the advantages of simple structure, small volume, high resolution, a series of advantages of non- contact measurement, so the capacitive sensors in various fields have been widely used, and continue to develop in the market. Since the late 70s, with the development of integrated circuit technology, the measuring instrument and micro encapsulated in capacitive sensor. The new sensor can make the effect of distributed capacitance is reduced, the inherent disadvantages are overcome. The capacitive sensor is a wide range of sensors, has great development potential.Keywords: capacitive sensor, application and development一．电容式传感器原理1.电容式传感器的基本工作原理由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器如图1所示. 如果不考虑其边缘效应,则其电容量式中极板间介质的介电常数;S为平行板所覆盖的面积;d为两平行板之间的距离.当被测参数变化使得式（1）中的S、d或ε发生变化时,电容量C也随之变化.如果保持其中两个参数不变,而仅改变其中一个参数,就可把该参数的变化转换为电容量的变化,通过测量电路进一步转换为电压!电流或频率输出,这样就实现了非电量到电量的转换.因此,电容式传感器可分为变极距型!变面积型和变介质型3种.2．变极距型电容传感器原理分析图2为变极距型电容式传感器的原理图.当传感器的ε和S不变,初始极距为do时,电容器电容量若电容器受外力作用，极距由初始值do缩小了Δd,则电容器容量为因此,Δd变化时,电容量C也随之而变,这就是变极距型电容式传感器的原理.若是被测物带动上极板上(下)位移了vd,电容量C也随之而变,用这种方法就可以测量位移。3．变面积型电容式传感器原理分析图3是变面积型电容传感器原理结构示意图.被测量通过动极板移动引起两极板有效覆盖面积S改变,从而得到电容量的变化.当动极板相对定极板沿长度方向平移Δx时，两极板对齐面积变为S=(a-Δx)b，则电容量变为因此,Δx变化时,电容量C也随之而变,这就是变面积型电容传感器的原理.若是被测物带动上极板相对下极板左(右)位移了Δx,电容量C也随之而变,用这种方法也可以测量位移。4．变介质型电容式传感器原理分析图4是变介质型电容式传感器结构示意图.图中两平行极板固定不动,极距d为常数