第3章电容式传感器 电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种传感器 它具有结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强、抗 过载能力大及价格低廉等优点。因此,可以用来测量压力、力 位移、振动、液位等参数。但电容式传感器的泄漏电阻和非线性 等缺点也给它的应用带来一定的局限。随着电子技术的不断发展 特别是集成电路的广泛应用,这些缺点也得到了一定的克服,进 步促进了电容式传感器的广泛应用。 图3.1.1平板电容 31电容式传感器的基本原理及性能特点 电容式传感器的基本工作原理可以用图3.1.1所示的平板电容器来说明。设两极板相互 覆盖的有效面积为A(m2),两极板间的距离为d(m),极板间介质的介电常数为e (Fm-1),在忽略板极边缘影响的条件下,平板电容器的电容量C(F)为 C=EA/d (3-1-1) 由式(3-1)可以看出,ε,A,d三个参数都直接影响着电容量C的大小。如果保持其中 两个参数不变,而使另外一个参数改变,则电容量就将发生变化。如果变化的参数与被 测量之间存在一定函数关系,那被测量的变化就可以直接由电容量的变化反映出来。所 以电容式传感器可以分为三种类型:改变极板面积的变面积式;改变极板距离的变间隙 式;改变介电常数的变介电常数式第3章 电容式传感器 电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种传感器。 它具有结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强、抗 过载能力大及价格低廉等优点。因此，可以用来测量压力、力、 位移、振动、液位等参数。但电容式传感器的泄漏电阻和非线性 等缺点也给它的应用带来一定的局限。随着电子技术的不断发展， 特别是集成电路的广泛应用，这些缺点也得到了一定的克服，进 一步促进了电容式传感器的广泛应用。 3.1 电容式传感器的基本原理及性能特点 电容式传感器的基本工作原理可以用图3.1.1所示的平板电容器来说明。设两极板相互 覆盖的有效面积为A（m2），两极板间的距离为d（m），极板间介质的介电常数为є （F·m-1）， 在 忽 略 板 极 边 缘 影 响 的 条 件 下 ， 平 板 电 容 器 的 电 容 量 C（F） 为 C=єA/d （3-1-1） 由式（3-1）可以看出，є，A，d三个参数都直接影响着电容量C的大小。如果保持其中 两个参数不变，而使另外一个参数改变，则电容量就将发生变化。如果变化的参数与被 测量之间存在一定函数关系，那被测量的变化就可以直接由电容量的变化反映出来。所 以电容式传感器可以分为三种类型：改变极板面积的变面积式；改变极板距离的变间隙 式；改变介电常数的变介电常数式。 A d ε 图3.1.1 平板电容