武汉理工大学 《智能传感器原理及应用》课件 电容式传感器.pdfVIP

第4章电容式传感器

CapacitiveSensors

第4讲电容式传感器

电容式接近开关在物位测量控制中的使用演示

武汉理工大学机电工程学院

第4讲电容式传感器

4.1电容式传感器的工作原理和特性

4.1.1工作原理及类型

工作原理：电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感

元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化。

结构组成：电容式传感器由电容量可变的电容器（敏感元

件和转换元件）和测量电路组成，其变量间的转换关系原理如

图所示。

应用：压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、湿度和成

分含量等测量之中。

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第4讲电容式传感器

接近开关

三轴加速度

压差变送器传感器物位开关

湿敏电容电容式液位计

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第4讲电容式传感器

由物理学可知，当忽略电容器+

S

边缘效应时，对图示平行极板电

容器，电容量为εd

r

SS

0r

C_

dd

ε为介电常数；

在S、d、ε三个参量中，改变其中任意一个量，均可使电

容量C改变。也就是说，如果被检测参数(如位移、压力、

液位等)的变化引起S、d、ε三个参量中之一发生变化，就可

利用相应的电容量的改变实现参数测量。据此，电容式传感

器可分为以下三大类：

(1)极距变化型电容传感器；

(2)面积变化型电容传感器；

(3)介质变化型电容传感器。

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第4讲电容式传感器

4.1.2电容传感器特性分析

1.极距变化型电容式传感器

SS

设初始电容为：C00r0

dd

00

当间隙d减小Δd时,则电容量增大ΔC，则：

0

SSSdd

CCC0r0r0rC

00