3电容式传感器解析.pptx

电容式传感器 14级张立伟电容式传感器1定义2分类及工作原理3汽车上的应用4对比电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点5缺点和不足6对于缺点的解决办法7应用前景1 电容式传感器的定义把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置，它本身就是一种可变电容器2分类及工作原理若忽略边缘效应，平板电容器的电容为式中o是真空介电常数,r是材料的介电常数，为极间介质的介电常数，A为两极板互相覆盖的有效面积，d为两电极之间的距离。d、A、三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。a）极距d变化型 P弹性膜片弹性膜片弹性膜片弹性膜片(动电极动电极动电极动电极)固定电极固定电极固定电极固定电极 电容式压力传感器单只变间隙型电容式压力传感器单只变间隙型电容式压力传感器单只变间隙型电容式压力传感器单只变间隙型a a）结构示意图）结构示意图 b b）电容量与极板距离的关系）电容量与极板距离的关系1 1定极板定极板 2 2动极板动极板 传感器的输出特性传感器的输出特性C C=f(d)=f(d)不不是是线线性性关关系系,而而是是双双曲曲线线关关系系。电电容容式式传传感感器器起起 始始电电容容量量一一般般设设置置在在十十几几皮皮法法至至几几十十皮皮法法，极极板板间间隙隙设设在在1001000m1001000m的的范范围围比比较较妥妥当当，动动极极板板移移动动位位移移应应该该小小于于两两极极板板间间距距1/101/41/101/4，电电容容可可增增加加2323倍倍凹玻璃圆片凹玻璃圆片凹玻璃圆片凹玻璃圆片弹性膜片弹性膜片弹性膜片弹性膜片(动电极动电极动电极动电极)固定电极固定电极固定电极固定电极P 电容式差压传感器差动型电容式差压传感器差动型电容式差压传感器差动型电容式差压传感器差动型当当PH=PL时，中心膜片处于平直状态，膜片两侧时，中心膜片处于平直状态，膜片两侧电容均为电容均为C0；当；当PHPL时，中心膜片上凸，上部时，中心膜片上凸，上部电容为电容为CL，下部电容为，下部电容为CH。CH 相当于当前膜片相当于当前膜片位置与平直位置间的电容位置与平直位置间的电容CA和和C0的串联；而的串联；而C0又可看成是膜片上部电容又可看成是膜片上部电容CL与的与的CA串联。串联。hmaxd0CACLCHC0PHPL 在在在在弹弹弹弹性性性性钢钢钢钢体体体体上上上上高高高高度度度度相相相相同同同同处处处处打打打打一一一一排排排排孔孔孔孔，在在在在孔孔孔孔内内内内形形形形成成成成一一一一排排排排平平平平行行行行的的的的平平平平板板板板电电电电容容容容，当当当当称称称称重重重重时时时时，钢钢钢钢体体体体上上上上端端端端面面面面受受受受力力力力，圆圆圆圆孔孔孔孔变变变变形形形形，每每每每个个个个孔孔孔孔中中中中的的的的电电电电容容容容极极极极板板板板间间间间隙隙隙隙变变变变小小小小，其其其其电电电电容容容容相相相相应应应应增增增增大大大大。由由由由于于于于在在在在电电电电路上各电容是并联的，路上各电容是并联的，路上各电容是并联的，路上各电容是并联的，因而输出反映的结果因而输出反映的结果因而输出反映的结果因而输出反映的结果 是平均作用力的变化，是平均作用力的变化，是平均作用力的变化，是平均作用力的变化，测量误差大大减小测量误差大大减小测量误差大大减小测量误差大大减小（误差平均效应）（误差平均效应）（误差平均效应）（误差平均效应）电容式称重传感器电容式称重传感器F电容传声器电容传声器驻极体电容传声器驻极体电容传声器大膜片电容传声器大膜片电容传声器传声器（传声器（传声器（传声器（MicrophoneMicrophoneMicrophoneMicrophone）即话筒，）即话筒，）即话筒，）即话筒，音译作麦克风，目前使用的话音译作麦克风，目前使用的话音译作麦克风，目前使用的话音译作麦克风，目前使用的话筒大多是动圈式和电容式。筒大多是动圈式和电容式。筒大多是动圈式和电容式。筒大多是动圈式和电容式。电容传声器以振膜与后极板间电容传声器以振膜与后极板间电容传声器以振膜与后极板间电容传声器以振膜与后极板间的电容量变化通过前置放大器的电容量变化通过前置放大器的电容量变化通过前置放大器的电容量变化通过前置放大器变换为输出电压。变换为输出电压。变换为输出电压。变换为输出电压。b)面积变化型图图a是是平平板板形形直直线线位位移移式式结结构构，其其中中极极板板1可可以以左左右右移移动动，称称为为动动极极板板。极极板板2固固定定不不动动，称称为为定定极极板板。图图b b是是同同心心圆圆筒筒形形变变面面积积式式传传感感器器。外外圆圆筒筒不不动动，内内圆圆筒筒在在外外圆圆筒筒内内作作上上、下下直直线线运运动动。图图c c是是一一个个角角位位移移式式的的结结构构。极极板板2 2的的轴轴由由被被测测物物体体带带动动而而旋旋转转一一个个角角位位移移 度度时时，两两极板的遮盖面积极板的遮盖面积A A就减小，因而电容量也随之减小。就减小，因而电容量也随之减小。c)介质变化型 因因为为各各种种介介质质的的相相对对介介电电常常数数不不同同，所所以以在在电电容容器器两两极极板板间间插插入入不不同同介介质质时时，电电容容器器的的电电容容量量也也就就不不同同。变介电常数电容传感器的结构较多 右图为用来测量导电介质的单右图为用来测量导电介质的单右图为用来测量导电介质的单右图为用来测量导电介质的单电极电容液位计，它只用一根电极电容液位计，它只用一根电极电容液位计，它只用一根电极电容液位计，它只用一根电极作为电容器的内电极，一般电极作为电容器的内电极，一般电极作为电容器的内电极，一般电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟用紫铜或不锈钢，外套聚四氟用紫铜或不锈钢，外套聚四氟用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器而导电液体和容器壁构成电容器而导电液体和容器壁构成电容器而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。的外电极。的外电极。的外电极。1-1-内电极；内电极；2-2-绝缘套绝缘套 右图为用于测量非导电右图为用于测量非导电右图为用于测量非导电右图为用于测量非导电介质的同轴双层电极电容介质的同轴双层电极电容介质的同轴双层电极电容介质的同轴双层电极电容式液位计。内电极和与之式液位计。内电极和与之式液位计。内电极和与之式液位计。内电极和与之绝缘的同轴金属套组成电绝缘的同轴金属套组成电绝缘的同轴金属套组成电绝缘的同轴金属套组成电容的两极，外电极上开有很容的两极，外电极上开有很容的两极，外电极上开有很容的两极，外电极上开有很多流通孔使液体流入极板间。多流通孔使液体流入极板间。多流通孔使液体流入极板间。多流通孔使液体流入极板间。1 1 1 1、2-2-2-2-内、外电极；内、外电极；内、外电极；内、外电极；3-3-3-3-绝缘套；绝缘套；绝缘套；绝缘套；4-4-4-4-流通孔。流通孔。流通孔。流通孔。以以以以上上上上介介介介绍绍绍绍的的的的两两两两种种种种是是是是最最最最一一一一般般般般的的的的安安安安装装装装方方方方法法法法，在在在在有有有有些些些些特特特特殊殊殊殊场场场场合合合合还还还还有有有有其其其其它它它它特特特特殊殊殊殊安安安安装装装装形形形形式式式式，如如如如大大大大直直直直径径径径容容容容器器器器或或或或介介介介电电电电系系系系数数数数较较较较小小小小的的的的介介介介质质质质，为为为为增增增增大大大大测测测测量量量量灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度，通通通通常常常常也也也也只只只只用用用用一一一一根根根根电电电电极极极极，将将将将其其其其靠靠靠靠近近近近容容容容器器器器壁壁壁壁安安安安装装装装，使使使使它它它它与与与与容容容容器器器器壁壁壁壁构构构构成成成成电电电电容容容容器器器器的的的的两两两两极极极极；在在在在测测测测大大大大型型型型容容容容器器器器或或或或非非非非导导导导电电电电容容容容器器器器内内内内装装装装非非非非导导导导电电电电介介介介质质质质时时时时，可可可可用用用用两两两两根根根根不不不不同同同同轴轴轴轴的的的的圆筒电极平行安装构成电容；圆筒电极平行安装构成电容；圆筒电极平行安装构成电容；圆筒电极平行安装构成电容；在在测测极极低低温温度度下下的的液液态态气气体体时时，一一个个电电容容灵灵敏敏度度太太低低。可可取取同同轴轴多多层层电电极极结结构构，把把奇奇数数层层和和偶偶数数层层的的圆圆筒筒分分别别连连接接在在一一起起成成为为两两组组电电极极，变变成成相相当当于多个电容并联，以增加灵敏度。于多个电容并联，以增加灵敏度。式中式中式中式中 k k比例常数；比例常数；比例常数；比例常数；D D储罐的内径；储罐的内径；储罐的内径；储罐的内径；d d测定电极的直径；测定电极的直径；测定电极的直径；测定电极的直径；h h被测物料的高度；被测物料的高度；被测物料的高度；被测物料的高度；0 0空气的相对介电常数；空气的相对介电常数；空气的相对介电常数；空气的相对介电常数；1 1被测物料的相对介电常数；被测物料的相对介电常数；被测物料的相对介电常数；被测物料的相对介电常数；可以看出，两种介质的介电常数差别越大、可以看出，两种介质的介电常数差别越大、可以看出，两种介质的介电常数差别越大、可以看出，两种介质的介电常数差别越大、DDDD与与与与d d d d相差越小，传感器的灵敏度越高。相差越小，传感器的灵敏度越高。相差越小，传感器的灵敏度越高。相差越小，传感器的灵敏度越高。变介电常数电容传感器的结构较多，应用也比较广泛，其中根据一些非导电固体的湿度变化，介质自身介电常数变化的电容传感器，可以用来测量粮食、纺织品、木材、煤炭等物质的湿度可以用来测量纸张，绝缘薄膜等的厚度等电容测厚传感器在板材轧制装置中的应用电容测厚传感器在板材轧制装置中的应用 电电容容式式料料位位计计不不仅仅能能测测不不同同性性质质的的液液体体，而而且且还还能能测测量量不不同同性性质质如如块块状状、颗颗粒粒状状、粉粉状状、导导电电性性、非非导导电电性性的的物料。物料。1-1-1-1-金属电容；金属电容；金属电容；金属电容；2-2-2-2-测量电极；测量电极；测量电极；测量电极；3-3-3-3-辅助电极；辅助电极；辅助电极；辅助电极；4-4-4-4-绝缘套绝缘套绝缘套绝缘套电容式料位计电容式料位计测量不同性质如块状、颗粒状、测量不同性质如块状、颗粒状、测量不同性质如块状、颗粒状、测量不同性质如块状、颗粒状、粉状、导电性、非导电性的物粉状、导电性、非导电性的物粉状、导电性、非导电性的物粉状、导电性、非导电性的物料时。因固体摩擦力大，容易料时。因固体摩擦力大，容易料时。因固体摩擦力大，容易料时。因固体摩擦力大，容易“滞留滞留滞留滞留”，产生虚假料位，因，产生虚假料位，因，产生虚假料位，因，产生虚假料位，因此一般不使用双层电极，而是此一般不使用双层电极，而是此一般不使用双层电极，而是此一般不使用双层电极，而是只用一根电极棒。只用一根电极棒。只用一根电极棒。只用一根电极棒。补充：小结 基本的工作原理式中为极间介质的介电常数，S为两极板互相覆盖的有效面积，d为两电极之间的距离。d、s、三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。3汽车上的应用汽车加速度传感器湿度传感器触摸开关为甲醇汽车设计的电容式液位传感器遥控开关胎压检测汽车指纹防盗汽车加速度传感器 两两两两个个个个固固固固定定定定极极极极板板板板间间间间有有有有一一一一个个个个用用用用弹弹弹弹簧簧簧簧片片片片支支支支撑撑撑撑的的的的质质质质量量量量块块块块mmmm，质质质质量量量量块块块块的的的的两两两两端端端端面面面面经经经经抛抛抛抛光光光光后后后后作作作作为为为为动动动动极极极极板板板板，当当当当传传传传感感感感器器器器测测测测量量量量竖竖竖竖直直直直方方方方向向向向的的的的振振振振动动动动时时时时，由由由由于于于于mmmm的的的的惯惯惯惯性性性性作作作作用用用用，使使使使其其其其相相相相对对对对固固固固定定定定电电电电极极极极产产产产生生生生位位位位移移移移，两两两两个个个个差差差差动动动动电电电电容容容容器器器器C C C C1 1 1 1和和和和C C C C2 2 2 2的的的的电电电电容容容容发发发发生相应的变化生相应的变化生相应的变化生相应的变化,其中一个变大，另一个变小。其中一个变大，另一个变小。其中一个变大，另一个变小。其中一个变大，另一个变小。汽车空调湿度传感器湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。电阻式的湿度传感器：湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。缺点：湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。电容式的湿度传感器：湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。上图为高分子湿度传感器(电容式湿度传感器)的构造如图所示即为电容变化型的构造，在高分子膜上各蒸镀一电极膜片，上方的电极为多孔性以吸收水份，高分子膜吸收水份之后，其介电系数将改变，致使感湿组件之电容量改变。如图 所示为电阻变化型的构造，它是在氧化铝（Al2O3）基板上镀上一对梳形状之电极，再于其上添加感湿高分子膜聚乙烯醇（PVA），然后以聚苯乙烯硫酸铵（PSS）涂抹之后烧结而成。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。国外生产湿敏电容的主厂家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生产的SH1100型湿敏电容为例，其测量范围是（1%99%）RH，在55%RH时的电容量为180pF（典型值）。当相对湿度从0变化到100%时，电容量的变化范围是163pF202pF。温度系数为0.04pF/，湿度滞后量为1.5%，响应时间为5s。市面上的一些电容式湿度传感器 触摸开关与早期的车型相比,如今汽车的开关和按钮要多得多。不仅数目众多,而且还必须能够很轻易地安装到外形日益多样化的操纵面之中。另外,它们还需具备本钱效益性,以取代密封型开关。一种逐渐走红的方法是转变为采用电容式触摸开关（CapSense）。由于未采用机械式部件,而且能够与成形操纵面相吻合,因此CapSense开关提供了汽车行业所需要的可靠性和价位。如图1所示,电容式开关基本上就是一个由两根相邻走线形成的电容器;物理定律决定了在它们之间存在电容。假如把一个导体（比如：手指）放置在靠近这些极板的地方,则一个并联电容将与该传感器相耦合。当把手指放置于电容式传感器之上时,电容将增加。拿开手指后,电容将减小。在增加了用于丈量电容变化的电路之后,就可以确定手指的存在与否了。推广应用：只要一根走线、间隔、另一根走线,这就是组成一个电容式传感器的全部所需。直接在这些走线上覆盖一层尽缘透明塑料膜即可使其成为电路板的一部分。可以借助用于后窗玻璃除雾器的玻璃印刷电路技术来把它们做在车窗上。也可以采用丝网印刷工艺将其做在其它材料的表面,并使之与弯曲的表面相吻合,这样它们便可适合于汽车中几乎所有的应用。为甲醇设计的电容式液位传感器现在，为了提高燃油经济性，不少汽车改装成了天然气或者甲醇作为燃料，原车油位传感器使用一只滑动电阻器通过浮子的带动来改变电阻的大小，最终在仪表盘上显示出油位的高低。但当使用在甲醇中时，触点会被逐步腐蚀，最终造成油位传感器失效，给行车带来不便和不安全因素。一般的解决方法：目前有人设计一款可以减小流过滑动电阻电流的部件试图延缓传感器的腐蚀，但由于不同车型传感器使用不同的材质，这一方法并没有较好的稳定性；还有一种目前常用的解决办法是通过一只带磁浮球透过密封的钢管来开合干簧管，但国产干簧管的品质稳定性较差，产品可靠性并不高，而且由于部分产品并不是使用可以耐甲醇的浮球，浮球在被甲醇渗透后，浮力丧失，造成传感器稳定性下降。电容式的液位传感器如果使用为甲醇设计的电容式液位传感器，电容式液位传感器无任何可动部件，由内、外两层彼此绝缘的不锈钢管组成，当进入两层管中的液位发生变化时，由两层管形成的电容的容量也相应发生变化，信号调理器检测到这一变化，并与存储的校准值进行比较，经过电压电流转换部分转换后输出一个对地电阻变的信号。这样就很好的解决的了甲醇腐蚀液位传感器的问题 遥控开关遥控开关非常容易制造,因而使得诸如无钥匙点火或对电动窗的箝位保护之类的应用成为可能。无钥匙汽车一个重要的必要条件是尽可能使输入电流最低标准情况是低于100A。多年以来制造商已经将-转换器进行优化,因此已有一些适合的体系结构。胎压检测在车库或车辆安全检测站均可配置采用电容触控压力感应的设备。当一辆车驶过相应的感应设备时，系统通过轮胎与设备接触时的压力分布计算出胎压是否正常。当胎压过高时，感应设备中部的传感器将承受更大的压力，而当胎压过低时，两端的传感器则承受更大压力。在车辆的四轮定位中也能看到相关的技术应用。汽车指纹防盗汽车现在的一种防盗手段就是指纹防盗，同时这种防盗手段被广泛应用到了生活的实例中，比如手机指纹识别，笔记本指纹识别，保险柜等等目目目目前前前前的的的的指指指指纹纹纹纹采采采采集集集集技技技技术术术术主主主主要要要要有有有有光光光光学学学学采采采采集集集集、半半半半导导导导体体体体采采采采集集集集、超超超超声声声声波波波波采集。采集。采集。采集。（1 1 1 1）半导体压感式感应传感器：）半导体压感式感应传感器：）半导体压感式感应传感器：）半导体压感式感应传感器：其其其其表表表表面面面面的的的的顶顶顶顶层层层层是是是是具具具具有有有有弹弹弹弹性性性性的的的的压压压压感感感感介介介介质质质质材材材材料料料料,它它它它们们们们依依依依照照照照指指指指纹纹纹纹的的的的外外外外表表表表地地地地形形形形(凹凹凹凹凸凸凸凸)转转转转化化化化为为为为相相相相应应应应的的的的电电电电子子子子信信信信号号号号,并并并并进进进进一一一一步步步步产产产产生生生生具具具具有有有有灰灰灰灰度度度度级的指纹图像。级的指纹图像。级的指纹图像。级的指纹图像。(2)(2)(2)(2)半导体温度感应传感器：半导体温度感应传感器：半导体温度感应传感器：半导体温度感应传感器：它它它它通通通通过过过过感感感感应应应应压压压压在在在在设设设设备备备备上上上上的的的的脊脊脊脊和和和和远远远远离离离离设设设设备备备备的的的的谷谷谷谷温温温温度度度度的的的的不不不不同同同同就就就就可可可可以获得指纹图像。以获得指纹图像。以获得指纹图像。以获得指纹图像。（3 3）硅电容指纹图像传感器：）硅电容指纹图像传感器：这这是是最最常常见见的的半半导导体体指指纹纹传传感感器器,它它通通过过电电子子度度量量来来捕捕捉捉指指纹纹。在在半半导导体体金金属属阵阵列列上上能能结结合合大大约约100,000100,000个个电电容容传感器传感器,其外面是绝缘的表面。其外面是绝缘的表面。传感器阵列的每一点是一个金属电极传感器阵列的每一点是一个金属电极,充充当电容器的一极当电容器的一极,按在传感面上的手指头按在传感面上的手指头的对应点则作为另一极的对应点则作为另一极,传感面形成两极传感面形成两极之间的介电层。由于指纹的脊和谷相对之间的介电层。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同于另一极之间的距离不同(纹路深浅的存纹路深浅的存在在),),导致硅表面电容阵列的各个电容值导致硅表面电容阵列的各个电容值不同不同,测量并记录各点的电容值测量并记录各点的电容值,就可以就可以获得具有灰度级的指纹图像。获得具有灰度级的指纹图像。指指纹纹识识别别系系统统的的电电容容传传感感器器发发出出电电子子信信号号，电电子子信信号号将将穿穿过过手手指指的的表表面面和和死死性性皮皮肤肤层层，直直达达手手指指皮皮肤肤的的活活体体层层(真真皮皮层层)，直直接接读读取取指指纹纹图图案案。由由于于深深入入真真皮皮层层，传传感感器器能能够够捕捕获获更更多多真真实实数数据据，不不易易受受手手指指表表面面尘尘污污的的影影响响，提高辨识准确率，有效防止辨识错误。提高辨识准确率，有效防止辨识错误。半半半半导导导导体体体体指指指指纹纹纹纹采采采采集集集集设设设设备备备备可可可可以以以以获获获获得得得得相相相相当当当当精精精精确确确确的的的的指指指指纹纹纹纹图图图图像像像像,分分分分辨辨辨辨率率率率可可可可高高高高达达达达600dpi,600dpi,600dpi,600dpi,并并并并且且且且指指指指纹纹纹纹采采采采集集集集时时时时不不不不需需需需要要要要象象象象光光光光学学学学采采采采集集集集设设设设备备备备那那那那样样样样,要要要要求求求求有有有有较较较较大大大大面面面面积积积积的的的的采采采采集集集集头头头头。由由由由于于于于半半半半导导导导体体体体芯芯芯芯片片片片的的的的体体体体积积积积小小小小巧巧巧巧,功功功功耗耗耗耗很很很很低低低低,可可可可以以以以集集集集成成成成到到到到许许许许多多多多现现现现有有有有设设设设备备备备中中中中,这这这这是是是是光光光光学学学学采采采采集集集集设设设设备备备备所所所所无无无无法法法法比比比比拟拟拟拟的的的的,现现现现在在在在许许许许多多多多指指指指纹纹纹纹识识识识别别别别系系系系统统统统研研研研发发发发工工工工作作作作都都都都采采采采用用用用半半半半导导导导体体体体采采采采集集集集设设设设备备备备来进行。来进行。来进行。来进行。4 电容式传感器与电阻式、电感式等传感器优点(1)高阻抗、小功率,因而所需的输入力很小，输人能量也很低。电容式传感器因带电极板 间静电引力极小(约几个10-5 N)，因此所需输入能量极小，所以特别适宜用来解决输入能量低的 测量问题，例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏,分辨力非常髙，能 感受0.001m甚至更小的位移。(2)温度稳定性好。传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料，又因本身发热极小，对稳定性影响甚微。(3)结构简单，适应性强，待测体是导体或半导体均可,可在恶劣环境中工作。电容式传感 器结构简单,易于制造,可做得非常小巧，以实现某些特殊的测量;能工作在高低温、强辐射及强 磁场等恶劣的环境中，也能对带有磁性的工件进行测量。(4)动态响应好。由于极板间的静电引力很小，可动部分做得很小很薄，因此其固有频率很 高，动态响应时间短，能在几兆赫的频率下工作，特别适合动态测量，如测量振动、瞬时压力等。(5)可以实现非接触测量，具有平均效应。例如非接触测量回转轴的振动或偏心、小型滚珠 轴承的径向间隙等。当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应，可以减小工作表面粗糙 等对测量的影响。（6）价格便宜，灵敏度高，零磁滞，真空兼容，过载能力强，动态响应特性好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等5电容式传感器存在的不足之处缺点1：输出阻抗高，负载能力差 电容式称重传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制不易做得很大，一般为几十到几百微法，甚至只有几个微法。因此，电容式称重传感器的输出阻抗高，因而负载能力差，易受外界干扰影响产生不稳定现象，严重时甚至无法工作。必须采取妥善的屏蔽措施，从而给设计和使用带来不便。容抗大还要求传感器绝缘部分的电阻值极高，否则绝缘部分将作为旁路电阻而影响仪器的性能，为此还要特别注意周围的环境如温度、清洁度等。若采用高频供电，可降低电容式称重传感器的输出抗阻，但高频放大、传感器远比低频的复杂，且寄生电容影响大，不易保证工作的稳定性。缺点2：输出特性非线性 电容式称重传感器的输出特性是非线性的，虽采用差分型来改善，但不可能完全消除。其他类型的电容传感器只有忽略了电场的边缘效应时，输出特性才呈线性。否则边缘效应所产生的附加电容量将于传感器电容器直接叠加，使输出特性非线性。缺点3：寄生电容影响大。电容式传感器的初始电容量很小,而传感器的引线电缆电容(lm2m导线可达800 pF)、测 量电路的杂散电容以及传感器极板与其周围导体构成的电容等“寄生电容”却较大，这一方面降 低了传感器的灵敏度;另一方面这些电容(如电缆电容)常常是随机变化的，将使传感器工作不稳 定，影响测量精度，其变化量甚至超过被测量引起的电容变化量，致使传感器无法工作。因此对 电缆的选择、安装、接法都要有要求。8 解决办法还可以从材料本身的选择上改进下，采用屏蔽性好、自身分布电容小的高频电线作为引线，引线粗而短为减小电缆分布电容影响，可将电子线 路的前级装在离传感器敏感部分很近的地 方，或采用所谓“双层屏蔽等电位传输技术”，这种技术又称“驱动电缆”技术。这种方法的基本思路 是:连接电缆采用内外双层屏蔽，使内屏蔽层 与被屏蔽的导线电位相同，因而两者之间没 有容性电流存在，这样使引线与内屏蔽之间 的电缆电容不起作用，外屏蔽仍被接地而对 外界电场起屏蔽作用，其原理如图5-15所 示。外屏蔽接地后，对地之间电容将成为1:1放大器的负载，它也与电容式传感器的电 容无关。这样无论电缆形状和位置如何变化，都不会对传感器的工作产生影响。7 应用前景随着材料、工艺、电子技术,特别是集成技术的高速发展，使电容式称重传感器的优点得到发扬而缺点不断在克服。电子技术的发展，解决了电容式传感器存在的许多技术问题，使电容式传感器不但广泛应用于精确测量位移、厚度、角度、振动等物理量，还应用于测量力、压力、差压、流量、成分、液位等参数，在自动检测与控制系统中也常常用来作为位置信号发生器。电容传感器正逐渐成为一种高灵敏度、高精度，在动态、低压及一些特殊测量方面大有发展前途的传感器。