電容式傳感器是指把被測的非電量如位移、壓力等轉換為電容量變化的傳感器，它本身就是一種可變電容器。電容式傳感器結構簡單、分辨力高、可非接觸測量并能在高溫、輻射和強烈震動等惡劣條件下工作。重要的部分就是具有可變參數(shù)的電容器。其常用的形式是由兩個平行電極組成、極間以空氣為介質的電容器。由于這種傳感器具有結構簡單，體積小，動態(tài)響應好，靈敏度高，分辨率高，能實現(xiàn)非接觸測量等特點，因而被廣泛應用于位移、加速度、振動、壓力、壓差、液位、等分含量等檢測領域。

電容式傳感器工作原理介紹：

電容式傳感器的工作原理是基于傳感器兩個電極的間距、相對尺寸變化以及兩個電極間介質變化而產(chǎn)生的電容量變化。

從而影響電容量變化的主要有如下三個要素:

電極間的距離(d)

電極的尺寸(A)

電極間介質的介電常數(shù)(εr)

這樣,當被測量εr、A或d發(fā)生變化時,都會引起電容量的變化。如果保持

其中的兩個參數(shù)不變,而僅改變另一個參數(shù),就可把該參數(shù)的變化變換為電容量的變化。

那么,根據(jù)其改變參數(shù)的不同,可將電容式傳感器分如下三種:

改變極板距離(d)的變極距型電容式傳感器

改變極板遮蓋面積(A)的變面積型電容式傳感器

改變電介質介電常數(shù)(εr)的變介質型電容式傳感器

目前市場上包括進口品牌產(chǎn)品和國產(chǎn)品牌產(chǎn)品在內(nèi),均是屬于變介質型電容式傳感器產(chǎn)品。

每個電容式傳感器的感應元件是由一個傳感器電極和一個屏蔽層電極組成的。這兩個同軸金屬電極共同組成一個電容器。當被測物體(金屬材質或非金屬材質)接近傳感器表面時,它同時進入了由這兩個電極構成的電場,從而使這個電容器的電容量發(fā)生變化(△C)。這樣,當被測物體接近時,RC振蕩器電路產(chǎn)生的振幅會由比較器電路檢測到,并且通過輸出級電路形成輸出信號。由于其特殊的工作原理,電容式傳感器可實現(xiàn)非接觸的,獨立的和無磨損的檢測。并且對于導電材料和非導電材料均可實現(xiàn)可靠檢測。因此,電容式傳感器可以適用于某些電感式傳感器無法檢測的應用場合。電容式傳感器典型的應用是距離和位置的測量,可以實現(xiàn)諸如:彎曲強度、厚度、液位、料位、偏心度、同心度、形變、磨損和震動等物理量類型的檢測。

1.良好的溫度穩(wěn)定性

電容式傳感器的電容值一般與電極材料無關，只取決于電極的幾何尺寸，空氣等介質的損耗很小。因此，只要考慮到強度、溫度系數(shù)等機械特性，就可以合理選擇材料和結構尺寸，其他因素(因為它們的熱量很小)的影響很小。電阻式傳感器具有電阻，供電后產(chǎn)生熱量;電感傳感器有銅損失、磁游泳和渦流損失，導致自身發(fā)熱和零漂移。

2.結構簡單，適應性強

電容式傳感器結構簡單，易于制造，易于保證高精度，能在高溫、低溫、強輻射、強磁場等惡劣環(huán)境條件下工作，適應性強。特別是，它能承受較大的溫度變化。它可以在高壓、高沖擊和過載條件下正常工作。它可以測量高壓和低壓差，也可以測量磁性工件。此外，傳感器可以很小，以實現(xiàn)特殊要求的測量。

3.動態(tài)反應良好

除了電容傳感器的高固有頻率外，即動態(tài)響應時間非常短，系統(tǒng)工作頻率高，因為其介質損耗小，可以使用更高的頻率供電。它可以用來測量高速變化的參數(shù)，如振動、瞬時壓力等。

4.可以實現(xiàn)具有平均效應的非接觸瀏覽量

當不允許接觸測量時，電容傳感器可以完成測量任務。當采用非接觸式測量時，電容式傳感器具有平均效應，可以降低工件表面粗糙度對測量的影響。

除上述優(yōu)點外，電容式傳感器還可以測量非常低的壓力、力和非常小的加速度和位移，因為電極板之間的靜電引力非常小，所需的輸入力和輸入能量非常小。它可以非常靈敏，分辨率高，敏感值為0.1um，甚至更小的位移;由于空氣和其他介質的損失很小，當使用差異結構并連接到橋上時，殘留值很小，因此允許高倍率放大電路，使儀器具有高靈敏度。