电容式传感器有什么类型，有什么优点

利用电容器的原理，将非电转化为容量，然后实现非电转化为电的设备或设备，称为电容传感器。电容传感器应以各种类型的电容器为传感元件，将测量的物理或机械量转换为容量转换的转换设备，实际上是一个具有可变参数的电容器。本文收集并整理了一些材料，希望对读者有更大的参考价值。
电容式传感器的类型
电容式传感器可根据传感器的工作原理分为变极距型、变面积型和变物质型。

1、变极距电容传感器
以平行板电容器为例，上极片固定，下极片为动极板，原两极板距离为d0。当间距减小时Δ当d时，电容相应增加，电容相对转换为
可以看出，电容器的相对变化和偏移是非线性关系。在偏差允许的范围内，电容传感器的静态敏感性为。如果只考虑二次非线性项，而忽略其他更高的项，则非线性误差为：
随着极距的减小，非线性误差增加，极距的一般变化范围为Δd/d0≈因此，这种电容传感器只适用于较小偏移的测量(0.01 μm～1 mm)。
差动电容传感器常用于实际应用，以提高敏感性，减少非线性误差，克服电源电流、工作温度变化等外部条件的影响。差动电容器总电容转换为：
因此，电容式传感器制成差动结构后，当相同偏移相对变化时，非线性误差大大降低，敏感性是单极距电容式传感器的两倍。
2、变面积电容传感器
以平行板电容器为例的变面积电容器传感器变成极板移动时，两极板之间的相对覆盖范围发生变化，导致电容器发生变化。这种传感器可用于位移测量。根据应用规定，有平行板极板、桶极板和锯齿极板，具有较强的线性特性。
当动极片发生线位移时，相应的电容转换为，其中K为敏感性，其输出与输入为线性相关，敏感性为常量。然而，平行板结构对极距转换更敏感，检测精度会受到影响，而圆柱形结构受极片轴向转换的影响很小，成为实际上最常用的结构。当移动气缸移动时，当两个气缸重合长度变化时，电容转换为：K为敏感性。
3、变物质电容传感器
变体电容器传感器应在电容器两极板之间插入不同的物质，导致电容器转换。该原理制成的传感器通常用于测量液体液位（即电容式水位传感器）和材料厚度。
同轴圆柱形电容器的原始电容器是。在测量过程中，电容器的部分物质是待测液位的液体，部分是气体。C1是液体高度为hx时形成的电容器，C2是气体高度h-hx形成的电容器，因为C1和C2可以被视为两个并联电容器，所以总电容器是：
理论上，电容与液位高度呈线性相关，只需测量电容大小，即可获得液位高度。
另一种测量物质介电常数变化的电容式传感器结构类似于平行板电容器。当有一种厚度未知但相对介电常数已知的物质根据极片间隙时，物质厚度可以通过电容器的变化获得。
电容式传感器的优点
1、良好的温度稳定性
电容式传感器的电容值一般与电池材料无关，有利于选择温度系数低的材料，由于其自身的热量很小，影响稳定性很小。电阻传感器有铜损伤，容易烫伤产生零漂移。
2、结构紧凑
电感传感器结构紧凑，制造方便，保证精度强，可实现一些特殊测量；能在高温、强辐射、磁场等恶劣环境中工作，能承受大温度变化、高压、高冲击、负荷等；能测量超高温、低压差，也能测量磁性工作。
3、动态响应好
电感传感器因为带电极板之间的静电引力很小(约10^(-5)N)，必要的功能动能很小，因为它的移动部分可以很小很薄，即质量很轻，所以它的共振频率很高，动态响应时间很短，可以在几兆赫兹的数量下工作，特别适合动态测量。由于介电损耗小，系统工作频率高。它可以用来测量高速变化的参数。
4、非接触测量，灵敏度高
非接触测量旋转轴的振动或偏心率、小滚动轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时，电容式传感器具有平均值效应，可以减少工件外观粗糙度对检测的影响。 

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