ch03-1 电容式传感器原理

1电容元件非电量电容量变化1920~1925电容传感器用于测量70~80年代，应用广泛集成电容传感器2§3-1电容式传感器的原理和结构一、基本工作原理ACr0C——电容量，单位：F法拉——真空介电常数，8.85×10-12F/m0——极板间介质的相对介电常数rA——极板的有效面积（m2）——两平行极板间的距离（m）1、平板电容器3rRlCrln20变间隙型变面积型变介质型电容式传感器2、圆筒形电容器4二、变面积型电容传感器中间极移动式变面积型差动结构变面积型板状线位移变面积型角位移变面积型筒状线位移变面积型结构型式0000)(llbCr00000lbCr1、板状线位移变面积型l0b00l50000lbCCCr00000blClCKr线性6ACr00，0)1(00ACCCr，0)1(0C0CC线性)(2000rRlnlCr)()(2000rRlnllCCCr)1(00llC00llCC线性3、筒状线位移变面积型Rr0ll2、角位移变面积型7三、变间隙型电容传感器)/1()/1(202000Ar时，当0000000/)/1(CCACr)/1(000000AACCCrr极板2上移：1、基本特性000ACr121C2C)1(00CC非线性8)1(00CC00CdC00CddCK只有时才为线性0要提高K，应减小δ0，但若δ0太小，则容易击穿，实际应用中，要提高灵敏度，多采用差动结构。92、差动式变间隙型电容传感器1000011CACCC1000021CACCC12120201,动极板上移：02100AC初始位置时，10时，当1/0......13020001CC......13020002CC......22300021CCCC002CCS提高一倍002CC略去高次项：11四、变介质型电容传感器BACCC1211022111)(llbbl21010blC21212101001llCCCACBC12121l0l212111blblCA21101)(llbCB初始时，极板间无ε2介质时的电容量：12例3-1:drddAC)(0参考文献：“高静电场下的薄膜测厚技术”，《仪表技术与传感器》，2001年8期13例3-2电容式液位传感器21CCC)(2)()(2110100rRlnlrRlnll）（1)(2)(211000rRlnlrRlnl1nlmC1l2l0l10r2R2线性mn14例:某电容式液位传感器由直径为40mm和8mm的两个同心圆柱体组成。储存灌也是圆柱形，直径为50cm，高为1.2m。被储存液体的εr＝2.1。计算传感器的最小电容和最大电容以及当用在储存灌内传感器的灵敏度(pF/L)解：pFmmpFrrHC46.415ln2.1)/85.8(2ln2120minpFpFrrHCr07.872.146.41ln2120maxLmmHdV6.2352.14)5.0(422LpFLpFpFVCCK/19.06.23546.4107.87minmax15参考文献：1、“用MATLAB语言建立液位电容传感器特性的数学模型”，《传感器技术》，2001年6期2、“射频电容式传感器的研究与应用”，《传感器技术》，2001年2期