




电容式加速度传感器又称变电容式加速度传感器,它的结构原理如下图所示,一个质量块固定在弹性梁的中间,质量块的上端面是一个活动电极,它与上固定电极组成一个电容器C1;质量块的下端面也是一个活动电极,它与下固定电极组成另一个电容器C2。
当被测物的振动导致与其固连的传感器基座振动时,质量块将由于惯性而保持静止,因此上、下固定电极与质量块之间将会产生相对位移。这使得电容C1、C2的值一个变大、另一个变小,从而形成一个与加速度大小成正比的差动输出信号。
把手指放在边缘电场的附近将增加电容式传感系统的导电表面积。由手指所产生的额外电荷存储容量就是已知的手指电容CF。无手指触摸时的传感器电容用CP来表示。
关于电容式传感器的一个常见的误解是:为了使系统正常工作,手指必须接地。实际上,手指被传感的原因在于它带有电荷,而这与其是否悬空或接地完全无关。
从汽车领域、制造业、消费电子到***等各个行业对电容式位置传感器的需求量在持续增长。与机械式开关相比,基于电容的触摸传感器的主要优点是耐用性好,不易损坏,可以长期使用。混合信号技术的近期发展,不仅使得触摸式传感器的成本在各种消费类产品中降到了具有成本效益的水平,而且还提高了检测电路的灵敏度和可靠性(因为增加了覆盖层的厚度和耐用性)。电容式触摸传感器成为机械式开关元件的一种实用型替代方案。常用位移传感器以模拟式结构型居多,包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。
变面积型电容传感器
被测量变化导致动极板移动,引起两极板间有效覆盖面积S的变化,从而得到电容量的变化。当动极板相对于定极板沿着长度方向平移Δx时,其电容变化量化为
式中,C0=ε0εrba/d,为初始电容;a为极板长度;b为极板宽度;Δx为极板水平位移。可见ΔC与Δx间成线性关系。
当动极板有一个角位移θ时,与定极板间有效覆盖面积发生变化,从而改变了两极板间的电容量。当θ=0时有
式中,εr为介质相对介电常数;d0为两极板间的距离;S0为两极板间初始覆盖面积。
当θ=0时
传感器电容量C与角位移θ间成线性关系。