电容式传感器是将被测量(如尺寸、压力等)的变化转换成电容量变化的一种传感器。
1.工作原理及类型
由物理学可知,在忽略边缘效应的情况下,平板电容器的电容量为
式中
—真空的介电常数, =8.854×10-12f/m;
ε—极板间介质的相对介电系数,在空气中,ε=1;
s—极板的遮盖面积(m2);
δ—两平行极板间的距离(m)。
上式表明,当被测量δ、s或ε发生变化时,会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变,而仅改变另一个参数,就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化,再通过配套的测量电路,将电容的变化转换为电信号输出。
根据电容器参数变化的特性,电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三种,其中极距变化型和面积变化型应用较广。
2.电容传感器特点与应用
主要优点:
(1) 输人能量小而灵敏度高;
(2)电参量相对变化大;
(3) 动态特性好;
(4) 能量损耗小;
(5)结构简单,适应性好。
主要缺点:(1)非线性大。(2)电缆分布电容影响大。
电容式传感器应用举例:电容式转速传感器
当齿轮转动时,电容量发生周期性变化,通过测量电路转换为脉冲信号,则频率计显示的频率代表转速大小。