电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件,将被测物理量或机械量转换成为电容变化量变化的一种转换装置。它实际上就是一个具有可变参数的电容器,广泛应用于位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介质特性等方面的测量。
电容式传感器的基本工作原理是通过测量电容量的变化来反映被测量的大小。由于被测量变化将导致电容器电容量变化,通过测量电路,可把电容量的变化转换为电信号输出。测知电信号的大小,即可判断被测量的大小。
1、高灵敏度
微小变化检测:能够感知非常小的物理量变化,如0.001μm甚至更小的位移。
低能量需求:由于带电极板间的静电吸引力很小,电容传感器特别适宜用于需要低输入能量的测量问题。
2、非接触式测量
避免磨损和污染:不需要与被测物体直接接触,可用于测量高速变化的参数,如振动等。
适用于恶劣环境:能够在高温、强辐射和强磁场等恶劣环境中工作,不受恶劣条件的限制。
3、结构简单
易制造和小型化:结构简单,易于制造且可以做得非常小巧,以实现某些特殊的测量。
高耐用性:由于其简单的结构,电容式传感器具有较高的可靠性和稳定性,能够长时间稳定地工作。
4、动态响应快
适应高频工作:电容式传感器的相对变化量只受线性和其他实际条件的限制,能在几兆赫的频率下工作。
快速检测:由于其高灵敏度和快速的动态响应,能实时监测快速变化的环境或物理量。
5、适应性强
广泛应用于各领域:在工业自动化、汽车制造、医疗设备和智能手机等领域都有广泛应用,提供重要的测量和控制功能。
特殊环境工作:它能承受很大的温度变化、高压力和高冲击等恶劣环境,适用于超高压和低压差的测量。
6、分辨率高
精准测量:由于传感器的带电极板间的引力极小,需要输入能量低,特别适合于用来解决极小的压力、力和小加速度的测量,分辨力非常高。
温度稳定性好:一般与电极材料无关,有利于选择温度系数低的材料,又由于本身发热极小,影响稳定性也极微小。
7、具有平均效应
减小表面粗糙度影响:如回转轴的振动或偏心、小型滚珠轴承的径向间隙等,采用时,电容式传感器具有平均效应,可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。