第六节 电容式传感器 以电容器作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化的传感器称为电容式 传感器。电容式传感器在力学量的测量中占有重要地位，它可以对荷重、压力、位移、振动、 加速度等进行测量。这种传感器具有结构简单、灵敏度高、动态特性好等许多优点，因此，在自动检测技术中得到普遍的应用。 一、电容式情感器的工作原理 现以平板式电容器来说叫电容式传感器的工作原坝。电容是由两个金属电极，中间有腰电介质构成的，如图4．36 所示。出合构极板N 加3： 电压时，电极广就盒贮存有电荷．所以电容器实际6： 是—个储存电场能的元件。平板式电容器在忽略边缘 6A 质 效应时，其电容虽(：可长尔为 C—：半—l‘d4／J (‘——电容量(F)； e 一两极板间介质的介电常数(F／m)； ‘，一一两极板间介质的相对介电常数； q一一真空的介电常数，等于 8．85xlo 4——极板的面积(m’)； J——极板间的距离(m)。 从上式可知，当其中的允、J、q中的任一项发生变化时，都会引起电容量c 的变化。在 实际使用时，常使 4、6f、q参数中的两项固定，仅改变其中—个参数来使电容量发生变化、根 据上述工作原理．电容式传感器可分为三种类型，即改变极板面积的变面积式，改变圾板距 离的变间隙式。改变介电常数的变介电常数式。在力学传感器中常使用变间隙式电容传感器。 二、电容式传感器的特点 (1)结构简单．性能稳定 (2)阻抗高，功率小；。 (3)动态响应好，灵敏度高，分辨力强： (4)没有由于振动引起的漂移； (5)闭试导线分布电容对测旦误差影响较大； (6)电容量的变化与极板间距离变化为非线性。 表小 5 列出了电容式与压电式、应变式、压阻式传感器之间的特性对比。从表中可以看出电容式传感器在技术特性上比其它传感器有着一系列的优点。 三、电容式荷宣传感器 四4．37 所示为电容式荷重传感器的结构示意图。’映在镍铅钥钠块厂加[出“排尺寸川间且等距的圆孔，在园孔内樊[：帖接村 带绝缘支架的平板式电容器，然后将每个 咀孔内的电容器并联。当钢块端酣承受重 量 F 作用时，圆孔将产生变形．从而使每 个电容器的极板间距变小，电容设增大。电 容器容景肋增值正比于被测载荷少。 这种传感器主要的优点是由于受接触 面的影响小、因此测盟精度较南。另外电 容器放于钢块的孔内也提高厂抗干扰能 力。它在地球物理、表面状态检测以及自 动检验和控制系统中得到了应用。 四、电容式压力传...
