电容式传感器原理概述

导语:学过物理的人都知道传感器是怎么一会事，传感器就是将一些非物理的量转化为变化可电压电流的信息。传感器在生活中的应用相当广泛，比如说烟雾报警器、电饭煲、热得快、自动门、自动式洗手间都有传感器的影子，它们的样子虽然千姿百态但是都能够达到我们的要求，今天小兔就给大家介绍一种电容式传感器，它的应用也很广泛。我就给大家详细的介绍一下吧!

一、原理

电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计，电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的，电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成，在两筒之间充以介电常数为e的电解质时，两圆筒间的电容量为C=2∏eL/lnD/d，式中L为两筒相互重合部分的长度

D为外筒电极的直径d为内筒电极的直径e为中间介质的电介常数。在实际测量中D、d、e是基本不变的，故测得C即可知道液位的高低，这也是电容式传感器具有使用方便，结构简单和灵敏度高，价格便宜等特点的原因之一。

二、特点优势

电容式传感器与电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点：

(1)高阻抗、小功率,因而所需的输入力很小，输人能量也很低。电容式传感器因带电极板 间静电引力极小(约几个10-5 N)，因此所需输入能量极小，所以特别适宜用来解决输入能量低的 测量问题，例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏,分辨力非常髙，能 感受0.001μm甚至更小的位移。

(2)温度稳定性好。传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料， 又因本身发热极小，对稳定性影响甚微。

(3)结构简单，适应性强，待测体是导体或半导体均可,可在恶劣环境中工作。电容式传感 器结构简单,易于制造,可做得非常小巧，以实现某些特殊的测量能工作在高低温、强辐射及强 磁场等恶劣的环境中，也能对带有磁性的工件进行测量。

(4)动态响应好。由于极板间的静电引力很小，可动部分做得很小很薄，因此其固有频率很 高，动态响应时间短，能在几兆赫的频率下工作，特别适合动态测量，如测量振动、瞬时压力等。

(5)可以实现非接触测量，具有平均效应。例如非接触测量回转轴的振动或偏心、小型滚珠 轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应，可以减小工作表面粗糙 等对测量的影响。

大家看完电容式传感器的介绍，是否明白了电容式传感器的工作原理了呢?传感器进入到我们的生活以后，使我们的生活变的便捷，方便了我们的行动。在一些特殊传感器的应用不仅仅方便了我们，更重要的是节约了我们的宝贵时间。在新世纪的今天传感器是一种伟大的发明，可以利用传感器完成一些我们劳动人民无法直接完成的，及节约了时间又保障了我们的人身安全，符合我们国家以人为本的政策。今天小兔关于电容式传感器就介绍到这里，希望可以帮助到你!

电容式传感器本身是一种将其他量的变换以电容的变化体现出来的仪器。它的主要结构由上下两电极、绝缘体、衬底构成。一般情况下电容式传感器可分为变面积型传感器、变极距型传感器、变介质型传感器。每种类型作用不相同，使用方法也不同。极距变化型一般用来测量微小的极距变化。面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。

电容式传感器原理及其优点

电容式传感器优点

1、高阻抗、小功率,因而所需的输入力很小，输人能量也很低。电容式传感器因带电极板 间静电引力极小(约几个10-5N)，因此所需输入能量极小，所以特别适宜用来解决输入能量低的测量问题，例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏,分辨力非常髙，能感受0.001um甚至更小的位移。

2、温度稳定性好。传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料，又因本身发热极小，对稳定性影响甚微。

3、结构简单，适应性强，待测体是导体或半导体均可,可在恶劣环境中工作。电容式传感器结构简单,易于制造,可做得非常小巧，以实现某些特殊的测量能工作在高低温、强辐射及强磁场等恶劣的环境中，也能对带有磁性的工件进行测量。

4、动态响应好。由于极板间的静电引力很小，可动部分做得很小很薄，因此其固有频率很高，动态响应时间短，能在几兆赫的频率下工作，特别适合动态测量，如测量振动、瞬时压力等。

5、可以实现非接触测量，具有平均效应。例如非接触测量回转轴的振动或偏心、小型滚珠 轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应，可以减小工作表面粗糙 等对测量的影响。

电容式传感器工作原理

电容式传感器的核心部分就是具有可变参数的电容器。若忽略边缘效应，平板电容器的电容C=εA/δ，式中ε为极间介质的介电常数，A为两电极互相覆盖的有效面积,δ为两电极之间的距离。δ、A、ε三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，如果保持其中两个不变，而仅仅改变其中一个参数，就可以把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路就可以转化为电量输出。

总结：电容式传感器是比较常见的一种小型电子仪器，它的用途广泛、作用大。而且因为它的功率小，比起大功率仪器很有优势，所以更多的人在仪器的选择上肯定会选择功率小，作用同样的电容式传感器。电容式传感器的的使用上也十分稳定，不易发热，同时工作时频率很高。总之电容式传感器的作用大而且优点同样很多。

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