傳感器應(yīng)用技術(shù) 課件 知識點：3.2電容傳感器的主要特性

傳感器應(yīng)用技術(shù)項目三

基于電容式傳感器的濕度計的設(shè)計與制作電容傳感器的主要特性講授內(nèi)容設(shè)初始電容為當間隙d0減小Δd時,則電容量增大ΔC，則：電容的相對變化為：1.變極距式電容傳感器當時，將上式按泰勒級數(shù)展開，得：可見，電容C的相對變化與位移之間呈現(xiàn)的是一種非線性關(guān)系。在誤差允許范圍內(nèi)通過略去高次項得到其近似的線性關(guān)系：電容傳感器的靜態(tài)靈敏度為：靈敏度隨極板間距的減小而增大1.變極距式電容傳感器如果只考慮二次非線性項，忽略其它高次項，則得非線性誤差：如圖，極距變化相同值±△d所對應(yīng)的電容變化量不同

由以上分析可知：變極距型電容式傳感器只有在Δd/d0很小時，才有近似的線性輸出。ΔC1>ΔC2非線性隨極板間距的減小而增大1.變極距式電容傳感器-非線性誤差C為了提高靈敏度和減小非線性，以及克服某些外界條件如電源電壓、環(huán)境溫度變化的影響，常采用差動式的電容傳感器，其原理結(jié)構(gòu)如圖所示。1.變極距式電容傳感器1.變極距式電容傳感器

1.變極距式電容傳感器

1.變極距式電容傳感器可見，電容式傳感器做成差動式結(jié)構(gòu)后，非線性誤差大大降低了，而靈敏度比單極距電容傳感器提高了一倍。與此同時，差動式電容傳感器還能減小靜電引力給測量帶來的影響，并有效的改善由于環(huán)境影響所造成的誤差。1.變極距式電容傳感器2.變面積式電容傳感器當動極板移動后,極板相對有效面積發(fā)生變化，對應(yīng)的電容值為：2.變面積式電容傳感器靈敏度：靈敏度為常數(shù)用于線位移測量的電容式傳感器變面積型電容傳感器中，平板形結(jié)構(gòu)對極距變化特別敏感，測量精度受到影響,而圓柱形結(jié)構(gòu)受極板徑向變化的影響很小，成為實際中最常采用的結(jié)構(gòu)。其電容計算式為：

2.變面積式電容傳感器當重疊長度x變化時，電容量變化為：靈敏度為：可見，其輸出與輸入成線性關(guān)系，靈敏度是常數(shù)，但與極板變化型相比，圓柱式電容傳感器靈敏度較低，但其測量范圍更大。

2.變面積式電容傳感器

2.變面積式電容傳感器用于角位移測量的電容式傳感器2.變面積式電容傳感器3.變介質(zhì)式電容傳感器電容式液位傳感器原理圖電容式液位傳感器3.變介質(zhì)式電容傳感器電容式液位傳感器結(jié)構(gòu)原理圖與等效電路圖示同軸圓柱形電容器的初始電容為:測量時，電容器的介質(zhì)一部分是被測液位的液體，一部分是空氣。設(shè)C1為液體有效高度hx形成的電容，C2為空氣高度（h-hx）形成的電容，則：

3.變介質(zhì)式電容傳感器由于C1和C2為并聯(lián)，所以總電容為:可見，電容C理論