電容式傳感器是將被測量的變化轉換為電容量變化的一種裝置，它本身就是一種可變電容器。由于這種傳感器具有結構簡(jiǎn)單，體積小，動(dòng)態(tài)響應好，靈敏度高，分辨率高，能實(shí)現非接觸測量等特點(diǎn)，因而被廣泛應用于位移、加速度、振動(dòng)、壓力、壓差、液位、等分含量等檢測領(lǐng)域。

　　這里主要介紹電容式傳感器的原理、結構類(lèi)型、測量電路及其工程應用。當被測量的變化使S、d或ε任意一個(gè)參數發(fā)生變化時(shí)，電容量也隨之而變，從而完成 了由被測量到電容量的轉換。

　　根據當式中的三個(gè)參數中兩個(gè)固定，一個(gè)可變，使得電容式傳感器有三種基本類(lèi)型：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器和變介電常數型電容傳感器。電容式傳感器的測量電路就是將電容式傳感器看成一個(gè)電容并轉換成電壓或其他電量的電路。因此，常用的測量電路主要有橋式電路、調頻電路、脈沖寬度制電路、運算放大器電路、二極管雙 T形交流電橋和環(huán)行二極管充放電法等。調頻電路實(shí)際是把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分,當輸入量導致電容量發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化。雖然可將頻率作為測量系統的輸出量，用以判斷被測非電量的大小，但此時(shí)系統是非線(xiàn)性的，不易校正，因此必須加入鑒頻器，將頻率的變化轉換為電壓振幅的變化，經(jīng)過(guò)放大就可以用儀器指示或記錄儀記錄下來(lái)。

　　調頻電容傳感器測量電路具有較高的靈敏度，可以測量高至 0.01μm級位移變化量。信號的輸出頻率易于用數字儀器測量，并與計算機通信，抗干擾能力強，可以發(fā)送、接收以達到遙測遙控的目的。

　　因此，在實(shí)際應用中，常采用差動(dòng)式結構，既使靈敏度提高 1 倍，又使非線(xiàn)性誤差大大降低，抗干擾能力增強。

　　電容式傳感器具有如下特點(diǎn)

　(1) 結構簡(jiǎn)單，適應性強

　　電容式傳感器結構簡(jiǎn)單，易于制造，精度高;可以做得很小，以實(shí)現某些特殊的測量，電容式傳感器一般用金屬作電極，以無(wú)機材料作絕緣支承，因此可工作在高低溫、強輻射及強磁場(chǎng)等惡劣的環(huán)境中，能承受很大的溫度變化，承受高壓力、高沖擊、過(guò)載等;能測超高壓和低壓差。

　(2) 動(dòng)態(tài)響應好

　　電容式傳感器由于極板間的靜電引力很小，需要的作用能量極小，可動(dòng)部分可以做得小而薄，質(zhì)量輕，因此固有頻率高，動(dòng)態(tài)響應時(shí)間短，能在幾兆赫的頻率下工作，特適合于動(dòng)態(tài)測量;可以用較高頻率供電，因此系統工作頻率高。它可用于測量高速變化的參數，如振動(dòng)等。

　(3) 分辨率高

　　由于傳感器的帶電極板間的引力極小，需要輸入能量低，所以特別適合于用來(lái)解決輸入能量低的問(wèn)題，如測量極小的壓力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很靈敏，分辨力非常高，能感受0.001μm，甚至更小的位移。

　(4) 溫度穩定性好

　　電容式傳感器的電容值一般與電極材料無(wú)關(guān)，有利于選擇溫度系數低的材料，又由于本身發(fā)熱極小，因此影響穩定性也極微小。

　(5) 可實(shí)現非接觸測量、具有平均效應

　　如回轉軸的振動(dòng)或偏心、小型滾珠軸承的徑向間隙等，采用非接觸測量時(shí)，電容式傳感器具有平均效應，可以減小工件表面粗糙度等對測量的影響。

不足之處是輸出阻抗高，負載能力差，電容傳感器的電容量受其電極幾何尺寸等限制，一般為幾十皮法到幾百皮法，使傳感器輸出阻抗很高，尤其當采用音頻范圍內的交流電源時(shí)，輸出阻抗更高，因此傳感器負載能力差，易受外界干擾影響而產(chǎn)生不穩定現象;寄生電容影響大，電容式傳感器的初始電容量很小，而傳感器的引線(xiàn)電纜電容、測量電路的雜散電容以及傳感器極板與其周?chē)鷮w構成的電容等“寄生電容”卻較大，降低了傳感器的靈敏度，破壞了穩定性，影響測量精度，因此對電纜的選擇、安裝、接法都要有要求。

　　電容式傳感器可用來(lái)測量直線(xiàn)位移、角位移、振動(dòng)振幅(測至0.05μm的微小振幅)，尤其適合測量高頻振動(dòng)振幅、精密軸系回轉精度、加速度等機械量，還可用來(lái)測量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測量電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等。在自動(dòng)檢測和控制系統中也常常用來(lái)作為位置信號發(fā)生器。