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電容式傳感器工作原理是什么?又有哪些類型?

時間:2016-09-20 15:16:17來源:網絡轉載

導語:?電容式傳感器是將被測量(如尺寸、壓力等)的變化轉換成電容量變化的--種傳感器。

電容式傳感器是將被測量(如尺寸、壓力等)的變化轉換成電容量變化的--種傳感器。

1.工作原理

由物理學可知,兩個平行金屬極板組成的電容器,如果不考慮其邊緣效應,其電容為

C=(s/d

式中ε--兩個極板間介質的介電常數;

s--兩個極板相對有效面積;

d--兩個極板間的距離

—真空的介電常數,

=8.854×10-12F/m;

ε—極板間介質的相對介電系數,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不變,而僅改變另一個參數,就可把該參數的變化變換為單一電容量的變化,再通過配套的測量電路,將電容的變化轉換為電信號輸出。根據電容器參數變化的特性,電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質變化型三種,其中極距變化型和面積變化型應用較廣。

由上式可知,改變電容C的方法有三種,其一為改變介質的介電常數ε;其二為改變形成電容的有效面積;其三為改變兩個極板間的距離。而得到電參數的輸出為電容值的增量ΔC,這就成了電容式傳感器。

2.類型

根據上述原理,在應用中電容式傳感器可以有三種基本類型,即變極距(或稱變間隙)型、變面積型和變介電常數型。它們的電極形狀有平板形、圓柱形和球平面形三種。

a)極距d變化型

d0小,大。但d0過小,易引起擊穿或短路??刹捎酶呓殡姵档牟牧希ㄈ缭颇傅龋┳鹘橘|。

一般C0=20~100pF,d0=25~200μm,

微位移測量

b)面積變化型

c)介質變化型

 

 

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