变极板面积式电容传感器及其检测技巧

变极板面积式电容传感器，其极板之间的间隙和介质保持不变，构成电容的极板有效面积随变测量改变而使电容量改变。

从式（2-16）可知，变极板面积式电容传感器其电容量与极板有效面积之间成正比关系。对式（2-16）微分，得

从上式可知，变极板面积式电容传感器其极板有效面积的改变量dA与传感器电容量的改变量dC呈线性关系。根据传感器结构与测量对象的不同，变极板面积式电容传感器分角位移型、线位移型和筒型等不同的形式，如图2-25所示。

图2-25 变极板面积式电容传感器

a）角位移型 b）线位移型 c）筒型

1.角位移型变极板面积式电容传感器

角位移型变极板面积式电容传感器如图2-25a所示，其电容器极板有效面积A为

式中 θ——极板重合部分的角度；

r——极板的有效半径。

于是有

由于角位移型电容传感器的δ、ε和r均为常数，故其电容量与角位移量呈线性关系，其灵敏度为常数。

2.线位移型变极板面积式电容传感器

线位移型变极板面积式电容传感器如图2-25b所示，其电容器极板有效面积A为(www.xing528.com)

A=bx

式中 b——极板的宽度；

x——极板的重合长度。

于是有

线位移型电容传感器的电容量与线位移量也呈线性关系，其灵敏度也为常数。

3.筒型变极板面积式电容传感器

筒型变极板面积式电容传感器如图2-25c所示，其电容器极板有效面积A为

式中 D——圆筒的孔径；

d——圆柱的外径：

x——极板的重合长度。

于是有

筒型变极板面积式电容传感器也可用于测量线位移，其电容量与线位移量也呈线性关系。测量线位移时，其灵敏度也为常数。

变极板面积式电容传感器用于直线位移、角位移，也可测量转换为位移量的力、压力及振动等其他物理量。上述三种变面积式电容传感器的优点是线性好，缺点是灵敏度相对较低，适应于较大位移量的测量。