第五章 电容式传感器,以电容器为敏感元件，将机械位移量转换为电容量变化的传感器称为电容式传感器。,电容式传感器,变间隙型,变面积型,变介质型, 极板间介质的介电系数； 0 真空的介电常数，0 =8.85410-12 F/m； r 极板间介质的相对介电常数，对于空气介质，r 1。,5.1 电容式传感器的工作原理及特性,5.1.1 基本工作原理,平行极板电容器的电容量为：,极板2上移：,设动极板未移动时极板间距为0,初始电容量为：,电容的相对变化量为：,5.1.2 电容式传感器的类型和特性,1. 变极距型电容传感器,略去高次项，得：,所以变极距型电容传感器在设计时要考虑满足0的条件。且一般只能在极小的范围内变化。,非线性误差与/0有关。其表达式为：,传感器的灵敏度为：,差动式变间隙型电容传感器,动极板上移时：,初始位置时，,提高一倍,减小,略去高次项：,电容量的相对变化为 ：,非线性误差为：,灵敏度：,2. 变面积型电容传感器,(角位移变面积型),电容的相对变化量为：,板状线位移变面积型,线性,当其中一个极板发生x位移后，改变了两极板间的遮盖面积S ，电容量C同样随之变化。,电容的相对变化量为：,初始电容C0为：,当内筒上移x时，内 外筒间的电容C1为：,D1,D0,L,x,与x成线性关系,同心圆筒形线位移电容式传感器,3. 变介电常数型电容传感器,(a) 单组式平板形厚度传感器,设固定极板长度为a、宽度为b、两极板间的距离为；被测物的厚度和它的介电常数分别为x和,x,电容的相对变化量为：,单组式平板形线位移传感器,设极板宽度为b，板间无介质2 时，传感器的电容量为：,插入介质2 后的电容量为：,1,CB,l,d2,d1,2,x,CA,所以:,电容的相对变化量为：,(c) 液位传感器,圆筒式液位传感器,首先,与被测液位hx成线性关系。,