電容式位移傳感器的特點優(yōu)勢

高阻抗、小功率,因而所需的輸入力很小，輸入能量也很低。由于采用MEMS技術(shù)得到了這種一體化的結(jié)構(gòu)，它的可靠性是相當高的。電容式傳感器因帶電極板間靜電引力小(約幾個10-5N)，因此所需輸入能量小，所以特別適宜用來解決輸入能量低的測量問題，例如測量極低的壓力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很靈敏,分辨力非常髙，能感受0.001μm甚至更小的位移。

溫度穩(wěn)定性好。傳感器的電容值一般與電極材料無關(guān)，有利于選擇溫度系數(shù)低的材料， 又因本身發(fā)熱小，對穩(wěn)定性影響甚微。

結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，待測體是導體或半導體均可,可在惡劣環(huán)境中工作。電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡單,易于制造,可做得非常小巧，以實現(xiàn)某些特殊的測量；能工作在高低溫、強輻射及強磁場等惡劣的環(huán)境中，也能對帶有磁性的工件進行測量。

變介電常數(shù)型電容傳感器設(shè)被測非導電液體的介電常數(shù)為ε1，液面高度為h，傳感器總高度為H，內(nèi)筒外徑為d，外筒內(nèi)徑為D，此時電容值為

式中，ε為空氣介電常數(shù)；C0為由傳感器的基本尺寸決定的初始電容值，。此傳感器的電容量正比于被測液位的高度h。

電容傳感器是將被測量（尺寸、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電容變換量的一種傳感器。那么，容量不足，就會造成如下的情況：熔膠的運動會使合模電子尺的顯示變換，有波動，或者合模的運動會使射膠電子尺的顯示波動，造成測量結(jié)果誤差很大。它本身就是一個可變電容器，有的也與被測物體一起組成可變電容器。

知識點1-電容傳感器的工作原理

對于一個平板電容器，它的電容量其中ε0為真空的介電常數(shù)；ε為介質(zhì)相對于真空的介電常數(shù)；A為極板的覆蓋面積；δ為兩極板間的距離。

可見，當電容器中的ε、δ、A發(fā)生變化，均會引起電容的變化。基于這個原理，固定住其中兩個參數(shù)，只改變剩下一個參數(shù)，就能達到通過電容量變化觀測被測值的目的。下圖顯示了一種MEMS變電容式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)，它的整個敏感元件由粘在一起的三個單晶硅片構(gòu)成。只需要配套測量電路，將電容的變化轉(zhuǎn)化為電信號輸出，即可得到被測值。根據(jù)變化參數(shù)的不同，電容傳感器可分為極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型三種。

知識點2-極距變化型電容傳感器

保證電容器的兩個極板間相互覆蓋面積和介質(zhì)不變，那么電容量將與極距呈非線性關(guān)系。電容的變化量：得到傳感器的靈敏度

可見極距變化型電容傳感器的靈敏度與極距的二次方成反比，極距越小，靈敏度越高，但它們是非線性關(guān)系。為了減小非線性誤差，通常測量范圍Δδ?δ0，一般規(guī)定極距變化范圍Δδ≈0.1。

實際應(yīng)用中常采用差動型電容傳感器以穩(wěn)定傳感器性能，它的結(jié)構(gòu)與差動型可變磁阻式傳感器相似，靈敏度是通常結(jié)構(gòu)的二倍。

無接觸式電容傳感器的工作原理是測量被稱為電容的電性能之變化。電容這一術(shù)語描述兩個相距一定距離的導電物體如何對施用于它們的電壓差作出反應(yīng)。該傳感器還可與控制室中的二次儀表或控制器相連，在線、連續(xù)、實時的檢測各種數(shù)據(jù)然后直接顯示，遠程控制和報警。當對導體施以電壓后，導體之間就會形成電場，該電壓可令正負電荷分別在每個物體處聚集。如果電壓的極性改變，正負電荷也會隨之改變。

電容式位移傳感器是以電容器為敏感元件，將機械位移量轉(zhuǎn)換為電容器電容量變化的一種傳感器。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高、工作可靠、動態(tài)響應(yīng)好，可實現(xiàn)非接觸測量，能在惡劣環(huán)境條件下工作，主要用于位移、液位等方面的測量。