電容式傳感器是將被測(cè)參數(shù)變換成電容量的測(cè)量裝置。與電阻式、電感式傳感器相比具有以下優(yōu)點(diǎn):測(cè)量范圍大,靈敏度高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短,機(jī)械損失小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適應(yīng)性強(qiáng)。電容傳感器一般用金屬作電報(bào),以無(wú)機(jī)材料(如玻璃、石英、陶瓷等)作絕緣支承,因此電容傳感器能承受很大的溫度變化和各種形式的強(qiáng)輻射作用,適合于惡劣環(huán)境中工作。
電容式傳感器在非電測(cè)量和自動(dòng)檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。它不但廣泛用于位移、振動(dòng)、角度、加速度等機(jī)械量的精密測(cè)量,而且,還逐步擴(kuò)大應(yīng)用于壓力、差壓、液面、料面、成分含量等方面的測(cè)量。
電容式傳感器是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。多數(shù)場(chǎng)合下,電容器是由兩個(gè)金屬平行板組成并且以空氣為介質(zhì)。由兩個(gè)金屬平板作電極組成的電容器,當(dāng)忽略邊緣效應(yīng)時(shí),其電容量為:
C = εA / d
式中,C為電容量;A為極板間相互覆蓋面積;d為兩極板間距離;ε為兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。
當(dāng)被測(cè)參數(shù)使得上式中的A、d或ε發(fā)生變化時(shí),電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變僅改變另一個(gè)參數(shù),就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。因此,電容量變化的大小與被測(cè)參數(shù)的大小成比例。在實(shí)際使用中,電容式傳感器常以改變平行板間距d 來(lái)進(jìn)行測(cè)量,因?yàn)檫@樣獲得的測(cè)量靈敏度高于改變其他參數(shù)的電容傳感器的靈敏度。
改變平行板間距d 的傳感器可以測(cè)量微米數(shù)量級(jí)的位移,而改變面積A的傳感器只適用于測(cè)量厘米數(shù)量級(jí)的位移。