Hay tres tipos de sensores capacitivos: tipo de distancia polar variable, tipo de área variable y tipo de constante dieléctrica variable.

Existen tres tipos de sensores capacitivos: de distancia polar variable, de área variable y de constante dieléctrica variable. La afirmación es correcta.

1. Sensor capacitivo de distancia de polo variable

Tome un condensador de placas paralelas. La placa superior está fija y la placa inferior se mueve. La distancia inicial entre las dos placas es d0. . Cuando la distancia disminuye δd, la capacitancia aumenta en consecuencia y el cambio relativo en la capacitancia es

Se puede ver que la relación entre el cambio relativo en la capacitancia y el desplazamiento no es lineal. Dentro del rango de error permitido, se puede obtener una relación lineal aproximada omitiendo términos de orden superior, es decir, la sensibilidad estática del sensor capacitivo es 0. Si solo se consideran los términos no lineales cuadráticos y se ignoran otros términos de orden superior, el error no lineal se puede obtener mediante la siguiente fórmula:

El error no lineal aumenta con la disminución de la distancia polar y el rango de la distancia polar Generalmente δd/d0≈0.1. Por lo tanto, este sensor capacitivo sólo es adecuado para medir pequeños desplazamientos (0,01 micras ~ 1 mm).

Para mejorar la sensibilidad, reducir el error no lineal y superar la influencia de condiciones externas, como el voltaje de la fuente de alimentación y la temperatura ambiente, los sensores capacitivos diferenciales se utilizan a menudo en aplicaciones prácticas. El cambio de capacitancia total del capacitor diferencial es el siguiente:

Por lo tanto, cuando el sensor capacitivo se convierte en una estructura diferencial, el error no lineal cuando cambia el desplazamiento relativo se reduce considerablemente y la sensibilidad es el doble. del sensor capacitivo unipolar.

2. Sensor de capacitancia de área variable

Cuando la placa superior se mueve, el área de cobertura relativa entre las dos placas cambia, lo que resulta en un cambio en la capacitancia. Este sensor se puede utilizar para medir el desplazamiento. Según los requisitos de la aplicación, existen placas de electrodos de placas paralelas, placas de electrodos cilíndricas y placas de electrodos en zigzag. Estos sensores tienen buenas características lineales.

Cuando la placa móvil se desplaza linealmente, la capacitancia correspondiente cambia de la siguiente manera, donde k es la sensibilidad, su salida está relacionada linealmente con su entrada y la sensibilidad es una constante. La estructura de placa paralela es particularmente sensible a los cambios en el paso del polo y la precisión de la medición se verá afectada, mientras que la estructura cilíndrica se ve poco afectada por los cambios radiales en la placa del polo, por lo que se ha convertido en la estructura más utilizada en la práctica. Cuando el cilindro en movimiento se mueve y la longitud de superposición de los dos cilindros cambia, la capacitancia cambia de la siguiente manera: donde k es la sensibilidad.

3. Sensor de capacitancia dieléctrica variable

El sensor de capacitancia dieléctrica variable inserta diferentes medios entre las dos placas del capacitor para provocar cambios de capacitancia. Los sensores fabricados con este principio se utilizan a menudo para medir el nivel de líquido (es decir, sensor de nivel de líquido capacitivo) y el espesor del material.

La capacitancia inicial del capacitor cilíndrico coaxial es. Al medir, el medio del condensador es en parte líquido y en parte aire al medir el nivel de líquido. C1 es la capacitancia formada cuando la altura del líquido es hx y C2 es la capacitancia formada cuando la altura del aire es h-hx. Dado que C1 y C2 pueden considerarse como dos condensadores paralelos, la capacitancia total es:

Se puede ver que teóricamente la capacitancia tiene una relación lineal con el nivel del líquido, y el nivel del líquido se puede obtener midiendo la capacitancia.

Otra estructura de sensor capacitivo utilizada para medir cambios en la constante dieléctrica es similar a un condensador de placas paralelas. Cuando un medio con espesor desconocido pero constante dieléctrica relativa conocida pasa a través del espacio entre placas, el espesor del medio se puede obtener mediante el cambio de capacitancia.