現(xiàn)以平板電容器來(lái)說明電容式傳感器的工作原理。電容是由兩個(gè)金屬電極和中間一層電介質(zhì)構(gòu)成的,如圖8-1所示。當(dāng)在兩個(gè)極板間加上電壓時(shí),電極上就會(huì)儲(chǔ)存電荷,所以電容器實(shí)際上是一個(gè)儲(chǔ)存電場(chǎng)能的元件。如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為

當(dāng)被測(cè)參數(shù)變化使得式(8-1)中A、d或ε發(fā)生變化時(shí),電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變,僅改變其中一個(gè)參數(shù),就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化,通過測(cè)量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。因此,電容式傳感器可分為變極距型、變面積型和變介質(zhì)型三種類型。它們的電極形狀有平板形、圓柱形和球面形(很少采用)。

在實(shí)際應(yīng)用中,電容式傳感器通常以改變平行板間的距離來(lái)進(jìn)行測(cè)量,因?yàn)檫@樣獲得的測(cè)量靈敏度高于改變其他參數(shù)的電容傳感器的靈敏度。改變平行板間距離的傳感器一般用來(lái)測(cè)量微小的線位移(0.01微米至零點(diǎn)幾毫米),而改變面積的傳感器一般用于測(cè)量角位移或者較大的線位移,變介電常數(shù)用于固體或者液體的物位測(cè)量以及各種介質(zhì)的濕度、密度的測(cè)量中。