電容式傳感器是將被測量(如尺寸、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。
1.工作原理及類型
由物理學(xué)可知,在忽略邊緣效應(yīng)的情況下,平板電容器的電容量為
式中
—真空的介電常數(shù), =8.854×10-12f/m;
ε—極板間介質(zhì)的相對介電系數(shù),在空氣中,ε=1;
s—極板的遮蓋面積(m2);
δ—兩平行極板間的距離(m)。
上式表明,當(dāng)被測量δ、s或ε發(fā)生變化時,會引起電容的變化。如果保持其中的兩個參數(shù)不變,而僅改變另一個參數(shù),就可把該參數(shù)的變化變換為單一電容量的變化,再通過配套的測量電路,將電容的變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。
根據(jù)電容器參數(shù)變化的特性,電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三種,其中極距變化型和面積變化型應(yīng)用較廣。
2.電容傳感器特點與應(yīng)用
主要優(yōu)點:
(1) 輸人能量小而靈敏度高;
(2)電參量相對變化大;
(3) 動態(tài)特性好;
(4) 能量損耗??;
(5)結(jié)構(gòu)簡單,適應(yīng)性好。
主要缺點:(1)非線性大。(2)電纜分布電容影響大。
電容式傳感器應(yīng)用舉例:電容式轉(zhuǎn)速傳感器
當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時,電容量發(fā)生周期性變化,通過測量電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號,則頻率計顯示的頻率代表轉(zhuǎn)速大小。