什么是變面積/變介質(zhì)型電容傳感器?電容式傳感器有何缺點(diǎn)?

本文中，小編將對(duì)變面積型電容傳感器、變介質(zhì)型電容傳感器以及電容式傳感器的缺點(diǎn)予以介紹，如果你想對(duì)電容式傳感器的詳細(xì)情況有所認(rèn)識(shí)，或者想要增進(jìn)對(duì)電容式傳感器的了解程度，不妨請(qǐng)看以下內(nèi)容哦。

一、兩種類(lèi)型電容式傳感器

電容式傳感器大致可有三類(lèi)：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器和變介質(zhì)型電容傳感器。此處，小編將對(duì)后面的二者予以介紹。

(一)變面積型電容傳感器

以平行板電容器作為可變面積電容傳感器的示例，當(dāng)上電極板移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電極板之間的相對(duì)覆蓋面積改變，這引起電容的改變。這樣的傳感器可以用于位移測(cè)量。

當(dāng)移動(dòng)板線性移動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的電容會(huì)發(fā)生變化，其中K為靈敏度，其輸出與輸入呈線性關(guān)系，并且靈敏度是恒定的。但是，平行板結(jié)構(gòu)對(duì)極距的變化特別敏感，會(huì)影響測(cè)量精度，而圓柱結(jié)構(gòu)受極板的徑向變化影響較小，已成為最常用的結(jié)構(gòu)。

(二)變介質(zhì)型電容傳感器

變介質(zhì)型電容傳感器在電容器的兩個(gè)極板之間插入不同的介質(zhì)，以使電容發(fā)生變化。 通過(guò)這種原理制成的傳感器通常用于測(cè)量液位和物料的厚度。

同軸圓柱電容器的初始電容為。 測(cè)量時(shí)，電容器的介質(zhì)的一部分是被測(cè)液位的液體，而另一部分是空氣。令C1是液體高度為hx時(shí)形成的電容，C2為空氣高度h-hx形成的電容。由于可以等效地將C1和C2視為并聯(lián)的兩個(gè)電容器，因此可以獲得總電容。

從理論上講，電容與液位高度成線性關(guān)系。 只要測(cè)量電容的大小，就可以獲得液位的高度。

測(cè)量介質(zhì)介電常數(shù)變化的另一種電容傳感器類(lèi)似于平行板電容器。當(dāng)厚度未知但相對(duì)介電常數(shù)已知的介質(zhì)通過(guò)平板間隙時(shí)，可以通過(guò)改變電容來(lái)獲得介質(zhì)厚度。

二、電容式傳感器缺點(diǎn)

在了解了上面介紹的兩種類(lèi)型的電容式傳感器后，我們來(lái)看看電容式傳感器在應(yīng)用時(shí)需要注意它的哪些缺點(diǎn)。

(1)高輸出阻抗，較差的負(fù)載能力

電容傳感器的容量通常受幾何尺寸的影響，限制在只有幾pF至幾百pF，這使得傳感器的輸出阻抗非常高，尤其是在音頻范圍內(nèi)使用交流電源時(shí)。因此，傳感器的負(fù)載能力非常差，很容易受到外部干擾的影響并產(chǎn)生不穩(wěn)定。在嚴(yán)重的情況下，它甚至無(wú)法工作。故此，必須采取屏蔽措施，這給設(shè)計(jì)和使用帶來(lái)極大的不便。大阻抗還要求傳感器絕緣部分的電阻極高，否則絕緣部分將用作旁路電阻并影響儀器的性能。因此，應(yīng)特別注意周?chē)h(huán)境，例如溫度和清潔度。不使用高頻電源會(huì)降低傳感器的輸出阻抗，但是高頻放大和傳輸比低頻復(fù)雜得多，并且寄生電容影響很大，而且不容易確保工作的穩(wěn)定性。

(2)電容由于結(jié)構(gòu)和尺寸的限制，類(lèi)型傳感器的電容很小，引線電容將傳感器和電子電路連接起來(lái)，傳感器的內(nèi)板及其周?chē)鷮?dǎo)體形成的“寄生電容”相對(duì)較大，這不僅降低了傳感器的靈敏度，而且這些電容(電纜電容)也經(jīng)常變化隨機(jī)，這將使儀器工作非常不穩(wěn)定。影響測(cè)量精度，因此對(duì)電纜的選擇、安裝和連接有要求。隨著材料、技術(shù)、電子技術(shù)特別是集成技術(shù)的發(fā)展，電容傳感器的優(yōu)勢(shì)不斷發(fā)展，同時(shí)缺點(diǎn)也在不斷被克服。電容式傳感器正逐漸成為具有高靈敏度和高精度的傳感器，并有可能在動(dòng)態(tài)、低壓和某些特殊測(cè)量領(lǐng)域中得到發(fā)展。

通過(guò)上面的內(nèi)容，希望大家對(duì)變面積型電容傳感器、變介質(zhì)型電容傳感器以及電容式傳感器的缺點(diǎn)有多認(rèn)識(shí)。最后，小編誠(chéng)心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對(duì)小編來(lái)說(shuō)都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。最后的最后，祝大家有個(gè)精彩的一天。