《机械工程测试技术》课程PPT教学课件（传感器与检测技术）电容式传感器

子W$M丛1949MIHEZIUNIVERST电容式传感器本章学习电容传感器的原理及应用，还涉及压力、位移的测量方法2025/6/24

2025/6/24 1 电容式传感器 本章学习电容传感器的原理及 应用，还涉及压力、位移的测量方法

子$MM1949工作原理HEZIUNIVERSITY电容式传感器将被测非电量的变化转换为电容量变化■平板电容器的电容C=εS/d式中Eo一真空的介电常数，（Eo=8.854×10-12F/m）：=%6,S/dS一极板的遮盖面积（m2)：8一极板间介质的相对介电系数，在空气中，E=1：d一两平行极板间的距离（m）。■根据被测参数的变化分：变极距型电容传感器（d)变面积型电容传感器(S)变介质型电容传感器()2025/6/24

2025/6/24 2 工作原理 ◼ 电容式传感器——将被测非电量的变 化转换为电容量变化。 ◼ 平板电容器的电容 式中ε0—真空的介电常数，(ε0=8.854×10-12F/m）； S—极板的遮盖面积（m2)； ε—极板间介质的相对介电系数，在空气中，ε=1； d—两平行极板间的距离（m）。 ◼ 根据被测参数的变化分： ◼ 变极距型电容传感器(d) ◼ 变面积型电容传感器(S) ◼ 变介质型电容传感器(ε)  S d C S d =  / 0 / =   r S d

子福MM1949、变面积型电容传感器MIHEZLUNIVERSTY变面积型电容传感器变面积型电容传感器变面积型电容传感器1固定极板2动极板1固定极板2动极板1固定极板2动极板△cAx角位移型电容式传感器。圆柱线位移型电容式当覆盖面积对应的中心角传感器aCo为a、极板半径为时，覆盖面积为S=ar2/2，平面线位移型电容式传感器32025/6/24

2025/6/24 3 一、变面积型电容传感器 a x c c  =  0 角位移型电容式传感器。 当覆盖面积对应的中心角 为a、极板半径为r时，覆 盖面积为 s=ar2 平面线位移型电容式传感器 /2， 圆柱线位移型电容式 传感器

子W福MM1949变面积式电容传感器的特性7MIHEZIUNIVERSTY变面积式电容传感器的输出特性是线性的，灵敏度是常数。这一类传感器多用于检测直线位移、角位移、尺寸等参量。■试画出变面积式电容传感器的输出特性曲线！2025/6/24

2025/6/24 4 变面积式电容传感器的特性 ◼ 变面积式电容传感器的输出特性是线性的， 灵敏度是常数。这一类传感器多用于检测直 线位移、角位移、尺寸等参量。 ◼ 试画出变面积式电容传感器的输出特性曲线！

子福人丛1949二、变极距式电容传感器TIHEZIUNIVERSITY当动极板受被测物体作用引起位移时，改变了两极板之间的距离d，从而使电容量发生变化。LD注：实际使用时，总是使初始极距d.尽量小些，以提高灵敏度，但这也带来了变极距式电容器的行程较小的缺点2025/6/24

2025/6/24 5 二、变极距式电容传感器 当动极板受被测物体作用引起位移时， 改变了两极板之间的距离d，从而使电容量 发生变化。 注:实际使用时，总是使初始极距d0尽量小些，以提高灵 敏度，但这也带来了变极距式电容器的行程较小的缺点 1 1 1 2 2 2 3 d d d d