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第4章 电容式传感器
4.1 电容式传感器工作原理及分类 4.2 测量电路 4.3电容式传感器的应用 1F=106μF=109 nF=1012 pF
电容式传感器是将被测量的变化转换为电容 量变化的一种传感器，它具有结构简单、分辨率 高、抗过载能力大、动态特性好；且能在高温、 辐射和强烈振动等恶劣条件下工作。 电容式传感器可用于测量压力、位移、振动、 液位、厚度。
C C0 S K 2 d d0 d0
图4.6 基本的变间隙式电容传感器
差动式电容的相对变化量和灵敏度 C0 2 S C d 分别为 C K 2
C0 2 d0
d d0
2 d0
与基本结构间隙式传感器相比， 差动式传感器的非线性误差减少了一个 数量级，而且提高了测量灵敏度，所以 在实际应用中被较多采用。
增加极板面积和减小极间距离可减 小边缘效应的影响；当检测精度要求很 高时，可考虑加装等位环，如图4.19所 示，即在极板周边外围的同一平面上加 装一个同心圆环，致使极板周边极间电 场分布均匀，以消除边缘效应的影响。 3．寄生电容的影响 （1）减小引线长度。 （2）屏蔽。
图4.19 极板周边加装同心圆环示意图
C 2π h R ln r
图4.所示为一种电容式液面 计的原理图。在介电常数为x的被测液 体中，放入该圆柱式电容器，液体上面 气体的介电常数为，液体浸没电极的 高度就是被测量x。
C C1 C2 a bx
液面计的输出电容C与液面高度x成 线性关系。
若被测介质的介电常数 x 已知， 测出输出电容C的值，可求出待测材 料的厚度x。若厚度x已知，测出输出 电容C的值，也可求出待测材料的介 电常数x。因此，可将此传感器用作 介电常数x测量仪。
图4.9 测厚仪
4.1 电容式传感器工作原理及分类 4.2 测量电路 4.3电容式传感器的应用 1F=106μF=109 nF=1012 pF
电容式传感器是将被测量的变化转换为电容 量变化的一种传感器，它具有结构简单、分辨率 高、抗过载能力大、动态特性好；且能在高温、 辐射和强烈振动等恶劣条件下工作。 电容式传感器可用于测量压力、位移、振动、 液位、厚度。
C C0 S K 2 d d0 d0
图4.6 基本的变间隙式电容传感器
差动式电容的相对变化量和灵敏度 C0 2 S C d 分别为 C K 2
C0 2 d0
d d0
2 d0
与基本结构间隙式传感器相比， 差动式传感器的非线性误差减少了一个 数量级，而且提高了测量灵敏度，所以 在实际应用中被较多采用。
增加极板面积和减小极间距离可减 小边缘效应的影响；当检测精度要求很 高时，可考虑加装等位环，如图4.19所 示，即在极板周边外围的同一平面上加 装一个同心圆环，致使极板周边极间电 场分布均匀，以消除边缘效应的影响。 3．寄生电容的影响 （1）减小引线长度。 （2）屏蔽。
图4.19 极板周边加装同心圆环示意图
C 2π h R ln r
图4.所示为一种电容式液面 计的原理图。在介电常数为x的被测液 体中，放入该圆柱式电容器，液体上面 气体的介电常数为，液体浸没电极的 高度就是被测量x。
C C1 C2 a bx
液面计的输出电容C与液面高度x成 线性关系。
若被测介质的介电常数 x 已知， 测出输出电容C的值，可求出待测材 料的厚度x。若厚度x已知，测出输出 电容C的值，也可求出待测材料的介 电常数x。因此，可将此传感器用作 介电常数x测量仪。
图4.9 测厚仪
电容式传感器PPT课件
l1
C 22 (l l1) 21l1
d
ln( D ) ln( D )
D
d
d
ε1—被测液体介电常数 ε2—空气的介电常数 D、d—两同心圆柱的直径
l—柱体的有效总长度 l1——浸入液体的实际高度
C
2
ln( D
)
(1
2
)l1
d
K C 2 (1 2 )
l1 ln( D d )
第二节 电容传感器测量电路
5、新型电容式指纹传感器
FPS110电容式指纹传感器表面集合了300×300个电容器， 其外面是绝缘表面，当用户的手指放在上面时，由皮肤来组成 电容阵列的另一面。电容器的电容值由于导体间的距离而降低， 这里指的是脊（近的）和谷（远的）相对于另一极之间的距离。 通过读取充、放电之后的电容差值，来获取指纹图像。该传感 器的生产采用标准CMOS技术，大小为15×15mm2，获取 的图像大小为300×300，分辨率为500DPI。FPS110提供有 与8位微处理器相连的接口，并且内置有8位高速A/D转换器， 可直接输出8位灰度图像。FPS110指纹传感器整个芯片的功 耗很低（<200mw），价格也比较便宜（人民币600元以 下）。下图为利用FPS110获取的指纹图象
5、新型电容式指纹传感器
电容传感器系列 创新应用
第五章小结
1、变极距型电容传感器 输出呈非线性关系，灵敏度与极距平方成反比， 适合检测微小位移。
2、变面积型电容传感器
输出与被测量呈线性关系，适合检测较大的位移。 3、变介质型电容传感器
输出与被测量呈线性关系，典型应用是检测液位。 4、检测电路
运算放大器检测电路和电桥检测电路
剂固定两个截面为T型的绝缘体，
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通过测量电路取出两电容器的差值
C＝C1
C2
C0 2
d d0
2
d d0
3
2
d d0
5
C ＝2 C0
d d0
1
d d0
2
d d0
4
C1
C0
1 1－ d
d0
C2
C0
1 1 d
d0
C1＝C0
1
d d0
d d0
2
d d0
3
C2＝C0
1
d d0
d d0
2
d d0
3
较小的d0会提高灵敏度，但过小容易引起击穿或短路，可 以极板间加入高介电常数材料，如云母。形成串联电容。
C0＝
0 r
d0
A
＝
0A
d0
Cg＝
0 g
dg
A
g 0
d0 dg
C CgC0
A
Cg C0
dg d0
0 g 0
εg—云母的相对介电常数，为7.
一般极板间距在25～200um范围内，而最大位移应小于 间距的十分之一，因此这种电容式传感器主要用于微位移 测量。
d d0
6
C 2 d
《电容传感器》PPT课件
四、双T电桥
双T电桥电路
差动式
负载
U0
iC1 +
iC2
+
正半周：C1充电，C2放电
若将二极管理想化，则正半周时，二极管V1导通、V2截止，电
容C1被以极短的时间充电至U ，电容C2的电压初始值为 U，电源
经R1以i1向RL供电，而电容C2经R2、RL放电，流过RL 的放电电流
为20i221/，4/24流过RL 的总电流iL为i1 和i2的代数和。
补充：差动电容传感器
差动电容传感器结构示意图
a）差动变极距式 b）差动变面积式 1－动极板 2－定极板
从热胀冷缩和电源电压波动、频率波动等方面，分析差 动电容传感器的好处：
1、提高传感器的灵敏度，减小非线性。 2、外界的影响诸如温度、激励源电压、频率变化等也 基本能相互抵消，即减小外部影响带来的相对误差
变面积式电容传感器的特性
变面积电容传感器的灵敏度为常数， 即输出与输入呈线性关系！！！！这
一类传感器多用于检测直线位移、角 位移、尺寸等参量。
2021/4/24
4
轨道交通学院
School of Railway Transportation
二、变间隙式电容传感器
定极板
C0
A
d
C A
dx
x
动极板
C0
17
轨道交通学院
School of Railway Transportation
负半周：C2充电，C1放电
在负半周时，二极管V2导通、V1截止，电容C2很快被充电至电 压U；电源经电阻R2以i1 向负载电阻RL供电，与此同时，电容C1 经电阻R1、负载电阻RL 放电，流过RL 的放电电流为i2。流过RL 的总电流iL为i1 和i2的代数和。
双T电桥电路
差动式
负载
U0
iC1 +
iC2
+
正半周：C1充电，C2放电
若将二极管理想化，则正半周时，二极管V1导通、V2截止，电
容C1被以极短的时间充电至U ，电容C2的电压初始值为 U，电源
经R1以i1向RL供电，而电容C2经R2、RL放电，流过RL 的放电电流
为20i221/，4/24流过RL 的总电流iL为i1 和i2的代数和。
补充：差动电容传感器
差动电容传感器结构示意图
a）差动变极距式 b）差动变面积式 1－动极板 2－定极板
从热胀冷缩和电源电压波动、频率波动等方面，分析差 动电容传感器的好处：
1、提高传感器的灵敏度，减小非线性。 2、外界的影响诸如温度、激励源电压、频率变化等也 基本能相互抵消，即减小外部影响带来的相对误差
变面积式电容传感器的特性
变面积电容传感器的灵敏度为常数， 即输出与输入呈线性关系！！！！这
一类传感器多用于检测直线位移、角 位移、尺寸等参量。
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二、变间隙式电容传感器
定极板
C0
A
d
C A
dx
x
动极板
C0
17
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负半周：C2充电，C1放电
在负半周时，二极管V2导通、V1截止，电容C2很快被充电至电 压U；电源经电阻R2以i1 向负载电阻RL供电，与此同时，电容C1 经电阻R1、负载电阻RL 放电，流过RL 的放电电流为i2。流过RL 的总电流iL为i1 和i2的代数和。
电容式传感器原理及其应用PPT课件
2.1 变面积式电容传感器
变面积式电容式传感器通常分为线位移型 和角位移型两大类。
〔1〕线位移变面积型
常用的线位移变面积型电容式传感器可分 为平面线位移型和柱面线位移型两种结 构。
➢ 对于平板状结构，在图4-2〔a〕中，两极板有效覆盖面积就发生变化，电容 量也随之改变，其值为：
➢
➢ 式中，
，为初始电容值。
➢ 当电容式传感器的电介质改变时，其介电常数变化， 也会引起电容量发生变化。
➢ 变介电常数式电容传感器就是通过介质的改变来实 现对被测量的检测，并通过传感器的电容量的变化 反映出来。它通常可以分为柱式和平板式两种，如 下图。
〔a〕柱式
〔b〕平板式
变介电常数式电容传感器
➢ 变介电常数式电容传感器的两极板间假设存在导电 物质，还应该在极板外表涂上绝缘层，防止极板短 路，如涂上聚四氟乙烯薄膜。
➢ 电桥的输出电压为：
2.2 变压器电桥电路
电容式传感器接入变压器电桥测量电路如下图，它可 分为单臂接法和差动接法两种。
〔a〕单臂接法
〔b〕差动接法
〔1〕单臂接法
图4-8(a)所示为单臂接法的变压器桥式测量电路，高 频电源经变压器接到电容桥的一个对角线上，电容 构成电桥的四个臂，其中 为电容传感器。
〔a〕电容器的边缘效应
〔b〕带有等位环的平板式电容器
图4-14 等位环消除电容边缘效应原理图
〔2〕保证绝缘材料的绝缘性能 ① 温度、湿度等环境的变化是影响传感器中绝缘材料
性能的主要因素。 ②传感器的电极外表不便清洗，应加以密封，可防尘、
防潮。 ③ 尽量采用空气、云母等介电常数的温度系数几乎为
零的电介质作为电容式传感器的电介质。 ④ 传感器内所有的零件应先进行清洗、烘干后再装配。
电容式传感器资料课件
软件校准
通过修改传感器的软件算 法，如补偿算法、滤波算 法等，来提高传感器的测 量精度。
综合校准
结合硬件和软件两种方式 ，对传感器进行全面校准 。
电容式传感器的标定实验及数据处理
实验设计
根据传感器的工作原理和实际应用场景，设 计标定实验方案。
数据采集
在实验过程中，采集传感器在不同条件下的 输出数据。
电容式传感器在温度测量中的应用
总结词
高精度、快速响应、稳定性好
详细描述
电容式传感器可将温度变化转化为电容量的变化，从而实现 对温度的精确测量。具有高精度、快速响应、稳定性好等优 点，适用于各种需要温度测量的场合，如环境监测、医疗设 备、工业生产等。
05
电容式传感器的校准与标 定
电容式传感器的误差来源及影响分析
展望电容式传感器的未来发展方向
高性能化 随着科技的不断进步，电容式传 感器的性能将不断提高，测量精 度和灵敏度将得到进一步提升。
微型化 随着微纳制造技术的发展，未来 的电容式传感器将更加微型化， 能够应用于更小的空间和更复杂 的场景。
智能化 未来的电容式传感器将更加智能 化，具备自校准、自补偿、自诊 断等功能，能够更好地适应复杂 环境下的测量需求。
电容式传感器所面临的挑战与对策
温度影响
电容式传感器的电容值会随温度变化而变化，给测量带来误差。为了减小温度影响，需要 采用温度补偿技术、选用具有良好温度特性的材料以及优化传感器结构设计等措施。
交叉灵敏
交叉灵敏是指电容式传感器对不同方向的干扰敏感，导致测量误差。为了减小交叉灵敏影 响，需要优化传感器结构设计、选用具有良好方向特性的材料以及采用信号处理技术等措 施。
电极材料
根据应用场景和敏感材料 选择电极材料，如金、银 、不锈钢等。
电容式传感器PPT课件
20
CA0CCB0C0 r R2r2a
0
CAC 0 CBC 0 R 0rlrra
A B C
21
5.1.3变介质型电容传感器
这种电容传感器有较多的结构型式，可以用来测量纸 张、绝缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、 木材或煤等非导电固体物质的湿度。
图中两平行极板固定不动，极距为 0 ，相对介电常数
现以变极距型为例，设定极板厚度为 g 0 ，绝缘件厚
度 b 0 ，动极板至绝缘底部的壳体长为a 0 ，各零件材料的
线膨胀系数分别为aa、ab、ag。当温度由t0 变化 Δt 后,极
间隙将由δ0=a0-b0-g0变为δt由此一起的温度误差为
35
e t0 t t0 a 0 a a a 0 a a b 0 a b b 0 a bg 0 a g g 0 a gt t
对变化量为 1 ＝ 0 － ， 2 ＝ 0 ＋
16
C C 0 C 1C 0 C 22 0 1 0 2 0 4
略去高次项，可得近似得线性关系
C 2
C0
0
相对非线性误差
e
f
为
ef2 2 //00310% 0/0210% 0
上式与前几式比较可知，差动式比单级式灵敏 度提高一倍，且误差大大减小。
29
5.2.3静电引力
电容式传感器两极板间因存在静电场，而作用 有静电引力或力矩。静电引力的大小与极板间 的工作电压、介电常数、极间距离有关。通常 这种静电引力很小，但在采用推动力很小的弹 性敏感元件情况下，须考虑因静电引力造成的 测量误差。查阅相关手册得到各种电容传 感 器静电引力的计算公式。
由此可见，消除温度误差的条件为： a0aab0abg0ag0
或者满足条件
CA0CCB0C0 r R2r2a
0
CAC 0 CBC 0 R 0rlrra
A B C
21
5.1.3变介质型电容传感器
这种电容传感器有较多的结构型式，可以用来测量纸 张、绝缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、 木材或煤等非导电固体物质的湿度。
图中两平行极板固定不动，极距为 0 ，相对介电常数
现以变极距型为例，设定极板厚度为 g 0 ，绝缘件厚
度 b 0 ，动极板至绝缘底部的壳体长为a 0 ，各零件材料的
线膨胀系数分别为aa、ab、ag。当温度由t0 变化 Δt 后,极
间隙将由δ0=a0-b0-g0变为δt由此一起的温度误差为
35
e t0 t t0 a 0 a a a 0 a a b 0 a b b 0 a bg 0 a g g 0 a gt t
对变化量为 1 ＝ 0 － ， 2 ＝ 0 ＋
16
C C 0 C 1C 0 C 22 0 1 0 2 0 4
略去高次项，可得近似得线性关系
C 2
C0
0
相对非线性误差
e
f
为
ef2 2 //00310% 0/0210% 0
上式与前几式比较可知，差动式比单级式灵敏 度提高一倍，且误差大大减小。
29
5.2.3静电引力
电容式传感器两极板间因存在静电场，而作用 有静电引力或力矩。静电引力的大小与极板间 的工作电压、介电常数、极间距离有关。通常 这种静电引力很小，但在采用推动力很小的弹 性敏感元件情况下，须考虑因静电引力造成的 测量误差。查阅相关手册得到各种电容传 感 器静电引力的计算公式。
由此可见，消除温度误差的条件为： a0aab0abg0ag0
或者满足条件
电容式位移传感器.ppt
当被测参数变化使得式（3-1）中的S,δ或ε发生 变化时, 电容量C也随之变化。如果保持其中两个参 数不变, 而仅改变其中一个参数, 就可把该参数的变 化转换为电容量的变化, 通过测量电路就可转换为 电量输出。
2.
以电容器为敏感元件，将机械位移量转换为电容量变 化的传感器称为电容式传感器。
电容式传感器
调频测量电路把电容式传感器作为振荡器谐振回路的一 部分。当输入量导致电容量发生变化时, 振荡器的振荡频率 就发生变化。
虽然可将频率作为测量系统的输出量, 用以判断被测非电 量的大小, 但此时系统是非线性的, 不易校正, 因此加入鉴频器, 将频率的变化转换为振幅的变化, 经过放大就可以用仪器指示 或记录仪记录下来。调频测量电路原理框图如图 10 所示。
K C 00r 2 S 1 02
（ 37 ）
差动式变间隙型电容传感器
初始位置时，
120C0 S 0
动极板上移：
1 0 ,2 0 图2 差动式变间隙型
C 1C 0 C 0 S C 0 1 0 1
器有一个固有频率f0,
1
f0= 2[(C1C2C0)L]12
(3 - 20)
当被测信号不为 0 时, ΔC≠0, 振荡器频率有相应变化, 此时频率为
f2[c (1c1 2c0)L]12f0f
(3 - 21)
调频电容传感器测量电路具有较高灵敏度, 可以测至 0.01 μm级位移变化量。频率输出易于用数字仪器测量和 与计算机通讯, 抗干扰能力强, 可以发送、接收以实现遥测 遥控。
CC 1C 2C 0 2 02 0 3.. .（ .3 . .8 ）
电容量的相对变化为 ：
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4.1 电容式传感器工作原理
C=ε.S/d=ε0. εr.S/d ε=ε0. εr C为电容 ε0=8.85×10-12F/m εr为相对介电常数 用S为极板相对覆盖面积m2 d为极板间距 电容式传感器分为变面积式、变间隙式、变介 电常数式三大类，其中变面积式可分为直线位移 式、角位移式；变介电常数式可分为平面介电常 数式、圆筒介电常数式。
增加极板面积和减小极间距离可减 小边缘效应的影响；当检测精度要求很 高时，可考虑加装等位环，如图4.19所 示，即在极板周边外围的同一平面上加 装一个同心圆环，致使极板周边极间电 场分布均匀，以消除边缘效应的影响。 3．寄生电容的影响 （1）减小引线长度。 （2）屏蔽。
图4.19 极板周边加装同心圆环示意图
4.2.2
差动脉冲宽度调制电路
电路的工作原理：利用传感器电容充放电，使电路输出脉冲 的占空比随电容传感器的电容量变化而变化，再通过低频滤波器 得到对应于被测量变化的直流信号。
图4.16 差动脉冲宽度调制电路
（a）C1 = C2
（b）C1 > C2 图4.17 电路各点的充放电波形
当电阻R1 = R2 = R 时，则有
2．运算放大器式测量电路 理想运算放大器输出电压与输入电压之间的关系为 C u o ui 0 Cx
采用基本运算放大器的最大特点是电路输出电压与电容传感器 的极距成正比，使基本变间隙式电容传感器的输出特性具有线性特 性。 C0 uo ui d S
图4.14 运算放大器式测量电路
图4.15 调零电路
Uo
C1 C2 UH C1 C2
由此可知，差动脉冲宽度调制型电路，其输出电压与电容变化成线性关系。
4.2.3
调频电路
1．载波频率改变的调幅调频式 该测量电路把电容式传感器与一个电感元件配合，构成一个振荡 器谐振电路。当传感器工作时，电容量发生变化，导致振荡频率产生 相应的变化。再经过鉴频电路将频率的变化转换为振幅的变化，经放 大器放大后即可显示，这种方法称为调频法。
图4.3 中间极板移动变面积式电 容传感器原理图
电容的相对变化量和灵敏度为 C x 为提高测量精度，也常用如图 C0 a 4.3所示的结构形式，以减少动极板 与定极板之间的相对极距可能变化 而引起的测量误差。
4.1 电容式传感器工作原理
2．角位移式 当被测的变化量使动极板有一角位移 q 时，两极板间互相 覆盖的面积被改变，从而改变两极板间的电容量C。
C
S
π π S (1 ) d d π
图4.4 角位移式电容传感器原理图
在实际应用中，也采用差动结构，以提高灵 敏度。角位移测量用的差动式结构如图4.5所示。
图4.5 差动角位移式电 容传感器原理图
4.1.2 变间隙式电容传感 器
基本结构电容的相对变化量和灵 敏度分别为
C d C0 d0
图4.18 调频-鉴频电路原理图
f
1 2π LC
调频振荡器的振荡频率
4.3 实际中存在的问题及其解决办法
1．温度影响 应尽量选择温度系数小且稳定的金属材料做电容器极板，如 铁镍合金；此外，应采用差动对称结构，在测量电路中加以补偿 。 极板支承架应选择绝缘性能良好的材料，如陶瓷、石英等高 绝缘电阻、低吸湿性材料。 2 ．电场的边缘效应
作业
P73 1பைடு நூலகம்、 3、 4
图4.7 差动结构的变间隙电容传感器
4.1.3 变 介 电 常 数 式 电 容 传感器
1．平面式
C C C0
r 1
d
0 ax
图4.8 平面式测位移传感器
电容变化量C与位移x呈线性关系 。
x S C1C 2 C C1 C 2 x d ( x ) x
4.4 电容式传感器的应用
1．电容式位移传感器 采用了差动式结构。当测量杆随被测位移运动而带动活动电 极位移时，导致活动电极与两个固定电极间的覆盖面积发生变化 ，其电容量也相应产生变化。
图4.20 变面积式位移传感器结构图
2．电容式压力传感器 该压力传感器可用于测量微小压差。
图4.21 差动电容式压力传感器原理图
4.1 电容式传感器工作原理
4.1.1 器 变面积式电容传感
变面积式电容传感器的两个极 板中，一个是固定不动的，称为定 极板，另一个是可移动的，称为动 极板。 1．直线位移式
图4.2 变面积型电容传感器原理图
C
( a x )b
d
ab xb
d d
C0 C
K C b x d
图4.22 电容测厚仪工作原理
3．电容测厚仪 电容测厚仪的关键部件之一就是电容测厚传感器。在板材轧 制过程中由它监测金属板材的厚度变化情况。
小
结
变电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种传 感器。它具有结构简单、分辨率高、抗过载能力大、动态特性好 等优点，且能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作。 只要固定平行板电容器3个参量d、S、e 中的两个，只要另外 一个参数改变，则电容量就将产生变化，所以电容式传感器可以 分成3种类型：变面积式、变间隙式与变介电常数式。 电容传感器的输出电容值一般十分微小，几乎都在几皮法至几 十皮法之间，因而必须借助于一些测量电路，将微小的电容值成 比例地转换为电压、电流或频率信号。选择测量电路时，可根据 电容传感器的变化量，选择合适的电路。 由于温度、电场边缘效应、寄生电容等因素的影响，可能使 电容传感器的特性不稳定，严重时甚至使其无法工作，因此使用 时要引起注意。 返回目录
C C0 S K d d 0 d 02
图4.6 基本的变间隙式电容传感器
差动式电容的相对变化量和灵敏度 分别为 C 2 d K C 2 C0 2 S
C0 d0
d d0 d 02
与基本结构间隙式传感器相比， 差动式传感器的非线性误差减少了一个 数量级，而且提高了测量灵敏度，所以 在实际应用中被较多采用。
若被测介质的介电常数 x 已知， 测出输出电容 C的值，可求出待测材 料的厚度x。若厚度x已知，测出输出 电容 C的值，也可求出待测材料的介 电常数 x。因此，可将此传感器用作 介电常数x测量仪。
图4.9 测厚仪
2．圆柱式 电介质电容器大多采用圆柱式。 其基本结构如图4.10所示，内外筒为两 个同心圆筒，分别作为电容的两个极。
图4.11 电容式液面计
4.2 测量电路
4.2.1 调幅型电路
1．交流电桥电路 （1）单臂桥式电路
图4.12 单臂接法交流电桥电路
图4.13 变压器交流电桥电路
（2）差动接法变压器交流电桥电路
( C0 C ) ( C0 C ) U C U U o s s ( C0 C ) ( C0 C ) C0
C 2π h R ln r
图4.10 圆柱式电容器结构图
如图4.11所示为一种电容式液面 计的原理图。在介电常数为x的被测液 体中，放入该圆柱式电容器，液体上面 气体的介电常数为，液体浸没电极的 高度就是被测量x。
C C1 C2 a bx
液面计的输出电容C与液面高度x成 线性关系。
第4章 电容式传感器
4.1 电容式传感器工作原理及分类 4.2 测量电路 4.3电容式传感器的应用 1F=106μF=109 nF=1012 pF
电容式传感器是将被测量的变化转换为电容 量变化的一种传感器，它具有结构简单、分辨率 高、抗过载能力大、动态特性好；且能在高温、 辐射和强烈振动等恶劣条件下工作。 电容式传感器可用于测量压力、位移、振动、 液位、厚度。