回顾：电容相关知识 平行板电容器 C=aS/d 2πL 圆柱形电容器 L: 内外圆柱相互覆盖部分的长 In(R/r) 度 r、R:内外圆柱的半径 电容器的并联 C=C,+C,+. 电容器的串联
回顾：电容相关知识 平行板电容器 C = εS / d 电容器的并联 C = C1 + C2 + " 电容器的串联 = + + " 1 2 1 1 1 C C C 圆柱形电容器 ln( / ) 2 R r L C πε = L：内外圆柱相互覆盖部分的长 度 r 、 R：内外圆柱的半径
第一节电容式传感器的工作原理与类型 一、工作原理 用两块金属平板作电极可构成电容器，当忽略边缘效 应时，其电容C为 E,E0 S d Q S一极板相对覆盖面积； d一极板间距离；e一相对介电常数； e0一真空介电常数， en=8.85pF/m; e一电容极板间介质的介电常数。 d、S和e,中的某一项或几项有变化时，就改变了电容 Co;d或S的变化可以反映线位移或角位移的变化，也可 以间接反映压力、加速度等的变化；e的变化则可反映 液面高度、材料厚度等的变化
一、工作原理 用两块金属平板作电极可构成电容器，当忽略边缘效 应时，其电容C为 S—极板相对覆盖面积； d—极板间距离；εr—相对介电常数； ε0 —真空介电常数，ε0 ＝8.85pF/m； ε —电容极板间介质的介电常数。 d、S和εr中的某一项或几项有变化时，就改变了电容 C0; d或S的变化可以反映线位移或角位移的变化，也可 以间接反映压力、加速度等的变化；εr的变化则可反映 液面高度、材料厚度等的变化。 S d ε r 0 S S C d d ε ε ε = = 第一节 电容式传感器的工作原理与类型
二、类型 三种基本类型： ●变极距（变间隙）(d型 ●变面积型(S)型 ●变介电常数(e型 电容式传感器的三种基本结构形式： ●位移：线位移和角位移两种。 ●极板形状：平板或圆板形和圆柱（圆筒）形，虽还有球 面形和锯齿形等其他的形状，但一般很少用。 其中差动式一般优于单组（单边）式的传感器。它灵 敏度高、线性范围宽、稳定性高
二、类型 三种基本类型： z变极距(变间隙)(d)型 z变面积型(S)型 z变介电常数(εr)型 电容式传感器的三种基本结构形式: z位移：线位移和角位移两种。 z极板形状：平板或圆板形和圆柱(圆筒)形，虽还有球 面形和锯齿形等其他的形状，但一般很少用。 其中差动式一般优于单组（单边）式的传感器。它灵 敏度高、线性范围宽、稳定性高
1、变面积型电容传感器 变面积型电容传感器中，平板形结构对极距变化 特别敏感，测量精度受到影响。而圆柱形结构受极板 径向变化的影响很小，成为实际中最常采用的结构， 其中线位移单组式的电容量C在忽略边缘效应时为 2π8：1 In(r / 一外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度； 21一圆筒内半径和内圆柱外半径。 当两圆筒相对移动△时，电容变化量△C为 2nal 2元(l-△) △C In(r/)In(r,/In(r,/ 这类传感器具有良好的线性，大多用来检测位移等参数
1、变面积型电容传感器 变面积型电容传感器中，平板形结构对极距变化 特别敏感，测量精度受到影响。而圆柱形结构受极板 径向变化的影响很小，成为实际中最常采用的结构， 其中线位移单组式的电容量 C在忽略边缘效应时为 l—外圆筒与内圆柱覆盖部分的长度； r2 、 r1 —圆筒内半径和内圆柱外半径。 当两圆筒相对移动Δ l时，电容变化量Δ C 为 ln( / ) 2 2 1 r r l C ⋅ = πε l l C r r l r r l l r r l C ∆ = ∆ = − ∆ ∆ = − 0 2 1 2 1 2 1 ln( / ) 2 ln( / ) 2 ( ) ln( / ) 2 πε πε πε 这类传感器具有良好的线性,大多用来检测位移等参数
2、变极距型电容传感器 图中极板1固定不动，极板2为可动电极（动片）， 当动片随被测量变化而移动时，使两极板间距变化， 从而使电容量产生变化，其电容变化量△C为 ES cSeS△d △d d-△d ddd-△d od-△d C。一极距为时的初始电容量。 该类型电容式传感 器存在着原理非线性， 所以实际应用中，为了 改善非线性、提高灵敏 度和减小外界因素（如电 源电压、环境温度)的影 变极距型电容传感器 响，常常作成差动式结 构或采用适当的测量电 C-d特性曲线 路来改善其非线性
2、变极距型电容传感器 图中极板 1固定不动，极板 2为可动电极 (动片 ) ， 当动片随被测量变化而移动时，使两极板间距变化， 从而使电容量产生变化 ，其电容变化量Δ C 为 d 2 变极距型电容传感器 1 该类型电容式传感 器存在着原理非线性， 所以实际应用中，为了 改善非线性、提高灵敏 度和减小外界因素(如电 源电压、环境温度)的影 响，常常作成差动式结 构或采用适当的测量电 路来改善其非线性。 C d C 0 C- 特性曲线 d C 0 —极距为时的初始电容量。 0 S SSd d C C d d d dd d d d ε ε ε ∆ ∆ ∆= − = = − ∆ −∆ −∆