电容式传感器在应用中具有哪些性能特点？

电容式传感器是指把被测的非电量如位移、压力等转换为电容量变化的传感器，它本身就是一种可变电容器。电容式传感器结构简单、分辨力高、可非接触测量并能在高温、辐射和强烈震动等恶劣条件下工作。重要的部分就是具有可变参数的电容器。其常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。由于这种传感器具有结构简单，体积小，动态响应好，灵敏度高，分辨率高，能实现非接触测量等特点，因而被广泛应用于位移、加速度、振动、压力、压差、液位、等分含量等检测领域。

电容式传感器工作原理介绍：

电容式传感器的工作原理是基于传感器两个电极的间距、相对尺寸变化以及两个电极间介质变化而产生的电容量变化。

从而影响电容量变化的主要有如下三个要素:

电极间的距离(d)

电极的尺寸(A)

电极间介质的介电常数(εr)

这样,当被测量εr、A或d发生变化时,都会引起电容量的变化。如果保持

其中的两个参数不变,而仅改变另一个参数,就可把该参数的变化变换为电容量的变化。

那么,根据其改变参数的不同,可将电容式传感器分如下三种:

改变极板距离(d)的变极距型电容式传感器

改变极板遮盖面积(A)的变面积型电容式传感器

改变电介质介电常数(εr)的变介质型电容式传感器

目前市场上包括进口品牌产品和国产品牌产品在内,均是属于变介质型电容式传感器产品。

每个电容式传感器的感应元件是由一个传感器电极和一个屏蔽层电极组成的。这两个同轴金属电极共同组成一个电容器。当被测物体(金属材质或非金属材质)接近传感器表面时,它同时进入了由这两个电极构成的电场,从而使这个电容器的电容量发生变化(△C)。这样,当被测物体接近时,RC振荡器电路产生的振幅会由比较器电路检测到,并且通过输出级电路形成输出信号。由于其特殊的工作原理,电容式传感器可实现非接触的,独立的和无磨损的检测。并且对于导电材料和非导电材料均可实现可靠检测。因此,电容式传感器可以适用于某些电感式传感器无法检测的应用场合。电容式传感器典型的应用是距离和位置的测量,可以实现诸如:弯曲强度、厚度、液位、料位、偏心度、同心度、形变、磨损和震动等物理量类型的检测。

1.良好的温度稳定性

电容式传感器的电容值一般与电极材料无关，只取决于电极的几何尺寸，空气等介质的损耗很小。因此，只要考虑到强度、温度系数等机械特性，就可以合理选择材料和结构尺寸，其他因素(因为它们的热量很小)的影响很小。电阻式传感器具有电阻，供电后产生热量;电感传感器有铜损失、磁游泳和涡流损失，导致自身发热和零漂移。

2.结构简单，适应性强

电容式传感器结构简单，易于制造，易于保证高精度，能在高温、低温、强辐射、强磁场等恶劣环境条件下工作，适应性强。特别是，它能承受较大的温度变化。它可以在高压、高冲击和过载条件下正常工作。它可以测量高压和低压差，也可以测量磁性工件。此外，传感器可以很小，以实现特殊要求的测量。

3.动态反应良好

除了电容传感器的高固有频率外，即动态响应时间非常短，系统工作频率高，因为其介质损耗小，可以使用更高的频率供电。它可以用来测量高速变化的参数，如振动、瞬时压力等。

4.可以实现具有平均效应的非接触浏览量

当不允许接触测量时，电容传感器可以完成测量任务。当采用非接触式测量时，电容式传感器具有平均效应，可以降低工件表面粗糙度对测量的影响。

除上述优点外，电容式传感器还可以测量非常低的压力、力和非常小的加速度和位移，因为电极板之间的静电引力非常小，所需的输入力和输入能量非常小。它可以非常灵敏，分辨率高，敏感值为0.1um，甚至更小的位移;由于空气和其他介质的损失很小，当使用差异结构并连接到桥上时，残留值很小，因此允许高倍率放大电路，使仪器具有高灵敏度。