5.1 电容式传感器的工作原理

5.1.1 变面积式电容传感器(S)

变面积式电容传感器的原理图如图5-3所示。当电容的介电常数ε和极距d固定不变时，被测对象通过移动动极板引起电容两极板的正对面积S的变化，从而改变电容。



变面积式电容传感器的输出特性曲线是线性的，其灵敏度是常数。 这一类传感器多用于检测直线位移、角位移、尺寸等参数。

5.1.2 变极距式电容传感器(d)

如图5-4所示，变极距式电容传感器的极板正对面积S和介电常数ε固定不变，当动极板受被测物体作用引起位移时，**改变了两极板之间的距离d，**从而使电容发生变化。

在实际使用中，总是希望初始极距d0尽量小些，这样就可以提高灵敏度，但同时也带来了变极距式电容传感器测量行程较小的缺点。

为了提高灵敏度并减小非线性，避免外界因素（如电源电压和环境温度）对测量的影响，经常采用差动式电容传感器的结构，其原理图如图5-6所示。

采用差动连接后，动极板产生位移后导致上下两个电容一个增大、一个减小，电容式传感器的灵敏度可以提高一倍，线性度得到改善，同时两个电容可以抵消外界因素的影响。

5.1.3 变介电常数式电容传感器(xigama)

不同的介质有着不同的相对介电常数，所以在同一电容两极板间**放置不同介质时，**电容器的电容量就会不同。表5-1所示为常见的气体、液体、固体介质的相对介电常数。

由式（5-1 5）可知，电容的变化与位移x为线性关系。如果选择的介质的介电常数ε1比较大，材料的厚度d1也比较大，就可以提高传感器的灵敏度。上述结论没有考虑边缘效应。实际上，由于边缘效应，将存在非线性，从而使灵敏度下降。

最后

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