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……………电容式传感器传感器技术与应用武汉职业技术学院

熊晓倩课程内容CONTENTS概述01变极距型电容式传感器05电容式传感器工作原理和结构02变介质型电容式传感器04变面积型电容式传感器03应用举例06一、概述电容式传感器

电容器是电子技术的三大类无源元件(电阻、电感和电容)之一，利用电容器的原理，将非电量转换成电容量，进而实现非电量到电量的转化的器件或装置，称为电容式传感器，它实质上是一个具有可变参数的电容器。一、概述优点测量范围大、灵敏度高、结构简单、适应性强、动态响应时间短、易实现非接触测量等。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决，使电容式传感器的优点得以充分发挥。一、概述应用

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。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二、电容式传感器的工作原理和类型二、电容式传感器的工作原理和类型

电容传感器的工作原理可从平板电容器加以说明，如图所示。由物理学可知，两平板组成的电容器，如不考虑边缘效应，其电容量可用下式表示：式中S——两极板相互遮盖的面积；

——两极板间的距离；

——两极板间介质的介电常数。δε变面积型传感器变介质型传感器变极距型传感器二、电容式传感器的工作原理和类型三.变面积型（S）三.变面积型（S）（a）变面积型电容传感器原理图（b）电容式角位移传感器原理图动极板定极板四.变介电常数型（ε）通过改变板间介质（即介电常数），可改变电容量。

右图为一密封铅罐中测量液态氮液位高度的原理图。

在被测介质中放入两个同心圆柱状极板1和2。若容器内液体介质的介电常数为，ε1，液体介质上面气体介质的介电常数为ε2，当容器内液面高度变化时，则电容量将变化（假设液体介质为不导电液体，若导电，则电极板必须绝缘）。四.变介质型（ε）

电极板间电容C等于气体介质间电容C2与液体介质间电容C1之和，相当于两个电容器并联，即：上式表明传感器电容量C与高度呈线性关系。四.变介质数型（ε）五.变极距型电容传感器五.变极距型电容传感器()若d从d0→d0-Δd,电容量C0→C0+ΔC,则有当时，变极距电容传感器有近似线性关系，此时灵敏度

为了获得高灵敏度，一般d0较小，但d0过小易引起电容器击穿或短路，可放置高介电常数材料,如云母片。六.应用举例1．电容式压力传感器当PH=PL时，膜片处于中间位置，C1=C2；当有差压作用时，测量膜片产生形变；PH>PL时，膜片PL向弯曲，C1<C2；PH<PL时，膜片PH向弯曲，C1>C2；将这种电容变化通过电路转换为电压变化。

2．变介质型湿度传感器六.应用举例3．加速度传感器六.应用举例3．加速度传感器装有传感器的假人气囊

加速度传感器安装在轿车上，可以作为碰撞传感器。当测得的负加速度值超过设定值时，微处理器据此判断发生了碰撞，于是就启动轿车前部的折叠式安

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