由于電容傳感器的檢測頭結(jié)構(gòu)比較簡單,可以不用有機(jī)材料和磁性材料,所以它能經(jīng)受相當(dāng)大的溫度變化及各種輻射作用。因而,電容式傳感器可以在溫度變化大,有各種輻射等惡劣環(huán)境下工作。

電容式傳感器可以制成非接觸式的測量器,它的響應(yīng)時(shí)間短,適合于在線測量和動(dòng)態(tài)測量。因?yàn)殡娙菔絺鞲衅骶哂懈哽`敏度的特點(diǎn),而且采用精密的測量方法,已能測量電容值的10<sup>-7</sup>的變化量。又因?yàn)槠錁O間的相互吸力十分小,從而保證了比較高的測量精度。因此,電容式傳感器的應(yīng)用技術(shù)近年越來越被重視,它廣泛地應(yīng)用在各種測量中。電容式傳感器可以用來測量直線位移、角位移、振動(dòng)振幅(可以測至0.05μm),尤其適合測量高頻振動(dòng)振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機(jī)械量,還可以用來測量厚度、位移、壓力、速度、濃度、物位`成分含量、非金屬材料的涂層、油膜等物理量測量中。下面舉幾例來說明電容傳感器的應(yīng)用情況。

電容式壓力傳感器

圖8-20(a)所示為差動(dòng)電容式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖,其轉(zhuǎn)換電路如圖8-20(b)所示。圖中所示為一個(gè)膜片動(dòng)電極和兩個(gè)在凹形玻璃上電鍍成的固定電極組成的差動(dòng)電容器。

這種傳感器結(jié)構(gòu)簡單.靈敏度高,響應(yīng)速度快(約100ms),能夠測量微小的差壓(0~0.75Pa)。它由兩個(gè)玻璃圓盤和一個(gè)金屬(不銹鋼)膜片組成。兩個(gè)玻璃圓盤上的凹面深約15μm,其上鍍金作為電容式傳感器的兩個(gè)固定電極,而夾在兩個(gè)止圓盤中的膜片則為傳感器的可動(dòng)電極。當(dāng)兩邊的壓力P₁、P₂相等時(shí),膜片處于中間的位置與左,右固定電極間距相等,即C_x1=C_x2,其轉(zhuǎn)換電路輸出u₀=0;當(dāng)P₁＞P₂(P₂>P₁)時(shí),膜片彎向P₂(或者P₁)，C_ab < C_db (或者C_ab > C_db)，u₀輸出與|P₁ - P₂|成正比的信號(hào)。這種差壓傳感器不僅用來測量與戶的壓差,還可以用來測量真空或者微小的絕對(duì)壓力,此時(shí)只要把膜片的一側(cè)密封并被抽成高真空10^-5Pa)即可。

當(dāng)被測壓力或壓力差作用于膜片并使之產(chǎn)生位移時(shí),形成的兩個(gè)電容器的電容量,一個(gè)增大,一個(gè)減小。該電容值的變化經(jīng)測量電路轉(zhuǎn)換成與壓力或壓力差相對(duì)應(yīng)的電流或電壓的變化