第第33章章电容式传感器电容式传感器概述概述第第33章电容式传感器章电容式传感器电容式接近开关电容式指纹传感器电容式变送器差压传感器各种电容式传感器示例概述概述第第33章电容式传感器章电容式传感器各种电容式传感器示例飞机油量检测炸弹延时起爆电容式加速度传感器概述概述第第33章电容式传感器章电容式传感器各种电容式传感器示例硅微电容式传感器硅微电容式传感器测量管道液位高度测量管道液位高度概述概述第第33章电容式传感器章电容式传感器电容器是电子技术的三大类无源元电容器是电子技术的三大类无源元件件((电阻、电感和电容电阻、电感和电容))之一。电容又是常见之一。电容又是常见的电参量之一，电容的大小很容易转化成电压的电参量之一，电容的大小很容易转化成电压或电流的信号。或电流的信号。电容式传感器：电容式传感器：利用利用电容器电容器的原理，将非电量的原理，将非电量转换成电容量转换成电容量,,进而实现非电量到电量的转化进而实现非电量到电量的转化的器件或装置。的器件或装置。概述概述与电阻式、电感式传感器相比的与电阻式、电感式传感器相比的优点优点：：第第33章电容式传感器章电容式传感器1.1.测量范围大：测量范围大：相对变化量可达相对变化量可达100%100%。。2.2.灵敏度高：灵敏度高：可达可达1010-7-7。。3.3.动态响应时间短：动态响应时间短：可动部件质量小，固有频可动部件质量小，固有频率高，适合于动态信号的测量。率高，适合于动态信号的测量。4.4.机械损失小：机械损失小：电极间引力小，无摩擦，热效电极间引力小，无摩擦，热效应小，因此，精度高。应小，因此，精度高。5.5.结构简单，适应性强：结构简单，适应性强：金属做电极，无机材金属做电极，无机材料绝缘支撑，能承受大的温度变化和强辐射，料绝缘支撑，能承受大的温度变化和强辐射，适合于恶劣环境工作。适合于恶劣环境工作。概述概述与电阻式、电感式传感器相比的与电阻式、电感式传感器相比的不足之处不足之处：：第第33章电容式传感器章电容式传感器1.1.寄生电容影响大：寄生电容影响大：导线电容、泄露电容。降导线电容、泄露电容。降低了灵敏度，非线性输出，甚至不稳定。低了灵敏度，非线性输出，甚至不稳定。2.2.当用变间隙原理进行测量时，具有非线性输当用变间隙原理进行测量时，具有非线性输出特性。出特性。由于材料、工艺，特别是测量电路及半导体集成技术等方面由于材料、工艺，特别是测量电路及半导体集成技术等方面已达到了相当高的水平，因此寄生电容的影响得到较好地解已达到了相当高的水平，因此寄生电容的影响得到较好地解决，使电容式传感器的优点得以充分发挥。决，使电容式传感器的优点得以充分发挥。应用：应用：压力、位移、厚度、加速度、液位、物位、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。湿度和成分含量等测量之中。电容式传感器电容式传感器3.13.1电容式传感器的工作原理3.23.2电容式传感器的测量电路3.33.3电容式传感器的误差分析3.43.4电容式传感器的应用示例第第33章电容式传感器章电容式传感器3.13.1工作原理工作原理第第33章电容式传感器章电容式传感器d两个平行极板组成一个电容器，若忽略边缘效应，它的电容量两个平行极板组成一个电容器，若忽略边缘效应，它的电容量CC应为：应为：0rSSCddεε————极板间介质的介电系数；极板间介质的介电系数；εε00————真空的介电常数，真空的介电常数，εε00=8.854×10=8.854×10-12-12F/mF/m；；εεrr————极板间介质的相对介电常数极板间介质的相对介电常数..对于空气介质，对于空气介质，εεrr≈1≈1。。S——S——极板间相互覆盖面积（极板间相互覆盖面积（mm22）；）；d——d——极板间距离（极板间距离（mm）；）；3.13.1工作原理工作原理第第33章电容式传感器章电容式传感器0rSSCdd电容式传感器电容式传感器变极板间距型变面积型变介电常数型等式右边的三个参数改变任何一个都可以使电容值等式右边的三个参数改变任何一个都可以使电容值CC发生变化。发生变化。这就是电容传感器的基本工作原理。这就是电...
