供应1451型PCB板封装式压力传感器

capacitive t*e transducer

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。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其*常用的形式是由两个平行电*组成、*间以空气为介质的电容器（见图）。若忽略边缘效应，平板电容器的电容为εA/δ，式中ε为*间介质的介电常数，A为两电*互相覆盖的*面积,δ为两电*之间的距离。δ、A、ε 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*距变化型、面积变化型、介质变化型三类。*距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的*距变化(见电容式压力传感器)。面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。

70年代末以来,随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。电容式传感器是一种用途*广，很有发展*的传感器。

典型的电容式传感器由上下电*、*缘体和衬底构成。当薄膜受压力作用时，薄膜会发生*的变形，因此，上下电*之间的距离发生*的变化，从而使电容发生变化。但电容式压力传感器的电容与上下电*之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。^[1]

电容式传感器——将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。

电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计，电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的，电容器由两个*缘的同轴圆柱*板内电*和外电*组成，在两筒之间充以介电常数为e的电解质时，两圆筒间的电容量为C=2∏eL/lnD/d，式中L为两筒相互重合部分的长度；D为外筒电*的直径；d为内筒电*的直径；e为中间介质的电介常数。在实际测量中D、d、e是基本不变的，故测得C即可知道液位的高低，这也是电容式传感器具有使用方便，结构简单和灵敏度高，价格便宜等特点的原因之一。^[2]

根据被测参数的变化分：

（1）变*距型电容传感器(d)

（2）变面积型电容传感器(A)

（3）变介质型电容传感器(ε)^[3]

如图：

变面积型电容传感器

如图：

变电介质型电容式传感器

如图：

变介质型电容式传感器

如图：

如图：

目的：

*灵敏度

减小非线性误差

电容式传感器^[4]与电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点：

(1)高阻*、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*板 间静电引力*小(约几个10-5 N)，因此所需输入能量*小，所以*适宜用来解决输入能量低的 测量问题，例如测量*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*髙，能 感受0.001μm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*材料无关，有利于选择温度系数低的材料， 又因本身发热*小，对稳定性影响甚微。

(3)结构简单，适应*，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*小巧，以实现某些*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*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，*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。

电容式传感器存在的不足之处如下：

(1)输出阻*高，负载能力差。

(2)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(lm~2m导线可达800 pF)、测 量电路的杂散电容以及传感器*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*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。

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”，

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，*会对传感器的工作产生影响。

*：采用驱动电缆技术,即使电容式传感器电容较小，在传输电缆长达10 m时，传感 器仍能很好地工作。

两点注意：

工作频率等于或接近谐振频率时，谐振频率破坏了电容的正常作用。因此，工作频率应该先择低于谐振频率。

电容式传感器的*电容除与位移有关外，还与角频率有关。因此，在实际应用时*须与标定的条件（ω）相同。

电容传感器的特点：电容量小，变化更小（PF级）。理论上，交流电桥可作为电容传感器的测量电路，但由于电容及变化太小，不易实现。包括（1）调频电路（2）运算放大器式电路（3）二*管双T形交流电桥（4）脉冲宽度调制电路

特点：

（1）转换电路生成频率信号，可远距离传输不受干扰。

（2）具有较高的灵敏度，可以测量高至0.01μm级位移变化量。

（3）但非线性较差，可通过鉴频器（频压转换）转化为电压信号后，进行补偿。

特点：

（1）解决了单个变*板间距离式电容传感器的非线性问题

（2）要求Zi及放大倍数*大

（3）为*仪器精度，还要求电源电压的幅值和固定电容稳定

（4）由于Cx变化小，所以该电路实现起来困难

（5）输入阻*高（避免泄漏）、放大倍数大（接近理想放大器）

正负半周分析：

正半周：C1充电，电流顺时针； C2放电，电流逆时针

负半周： C2充电，电流逆时针； C1放电，电流顺时针

若C1 = C2，则电流抵消，若C1 ≠C2，则RL有信号输出

几点说明：

（1）该电路电源频率Mhz级，电源电压几十伏，电源的稳定性对输出直接产生影响。

（2）当电容以PF级变化时，输出以V级变化。^[3]

如图：

电容式传感器的优点是结构简单,价格便宜，灵敏度高，*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*等。缺点是输出有非线性，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大，以及联接电路较复杂等。

1、 ZCS1100型精密电容位移传感器。本传感器可以在线检测压电微位移、振动台，电子显微镜微调，天文望远镜镜片微调，精密微位移测量等。该传感器是一个单一的通道，*线性位移测量系统，*的电容位移测量技术，提供了纳米测量能力，成本低，适合测量任何导电目标。

2、FWS-CⅡ型在线电容式水分检测传感器。在线检测各种工作机械的液压、润滑系统介质的含水率，*是外部水容易渗入机械内部的轧钢机、造纸机、汽轮 机、船舶机械。 *循环油系统是否存在泄漏，如水冷却器等。 *工作机械的密封元件是否损坏，引起外部水渗入。 *环境空气湿度对润滑液压系统油品品质和含水率的影响。，从而*测定润滑油质量，预测设备故障，是设备润滑*理中的关键部件。本传感器采用螺纹连接，体积小，重量轻，结构*，测量精度高，工作稳定，具有较强的*电磁干扰性能。封闭型不锈钢制外壳具有很好的*水*尘性能。可直接安装于工厂现场液压润滑管道上。是理想的在线水分检测传感器。

该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连，在线、连续、实时的检测各种低水分油品的含水率。直接显示，远程控制和报警。实现数据存储，积算、传输和控制功能。普遍应用于大中型机械联动机组的液压、润滑循环系统 例如：高线轧机和板带轧机润滑油系统、板带轧机和棒线轧机液压传动系统、汽轮发电机组润滑系统、造纸机组润滑系统、船舶机械润滑系统、燃料油库。粘度计，污染度，湿度计电容式传感器

3、 FW-C1型电容式润滑油实时在线监测传感器。本传感器可以在线准确测定润滑油的污染程度，包括氧化程度、含水量和其它机械化学杂质污染度，从而*测定润滑油质量，判定是否需要更换润滑油，即可节约油料，又能预测设备故障，是设备润滑*理中改变传统的按期换油，实现按质换油的关键部件。本传感器采用螺纹连接，体积小，重量轻，结构*，是理想的在线润滑油检测传感器，可普遍应用于各类大型动力机械，轴承，齿轮箱，泵机和汽轮机的润滑油检测质量实时检测中。该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连，实现数据存储，积算、传输和控制功能。

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差动式电容测厚传感器