电容式传感器是将被测参数变换成电容量的测量装置。与电阻式、电感式传感器相比具有以下优点:测量范围大,灵敏度高,动态响应时间短,机械损失小,结构简单,适应性强。电容传感器一般用金属作电报,以无机材料(如玻璃、石英、陶瓷等)作绝缘支承,因此电容传感器能承受很大的温度变化和各种形式的强辐射作用,适合于恶劣环境中工作。
电容式传感器在非电测量和自动检测中得到了广泛的应用。它不但广泛用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量,而且,还逐步扩大应用于压力、差压、液面、料面、成分含量等方面的测量。
电容式传感器是一个具有可变参数的电容器。多数场合下,电容器是由两个金属平行板组成并且以空气为介质。由两个金属平板作电极组成的电容器,当忽略边缘效应时,其电容量为:
C = εA / d
式中,C为电容量;A为极板间相互覆盖面积;d为两极板间距离;ε为两极板间介质的介电常数。
当被测参数使得上式中的A、d或ε发生变化时,电容量C也随之变化。如果保持其中两个参数不变仅改变另一个参数,就可把该参数的变化转换为电容量的变化。因此,电容量变化的大小与被测参数的大小成比例。在实际使用中,电容式传感器常以改变平行板间距d 来进行测量,因为这样获得的测量灵敏度高于改变其他参数的电容传感器的灵敏度。
改变平行板间距d 的传感器可以测量微米数量级的位移,而改变面积A的传感器只适用于测量厘米数量级的位移。