多年以來，人們一直在商用范圍內(nèi)使用一種可以探測非金屬對象的簡易電容式傳感器，雖然這種傳感器只能探測到很短的距離，一般不超過1公分。電容式傳感器是一種利用感應(yīng)器產(chǎn)生的電場作用來探測鄰近目標(biāo)的一種近距離傳感器。這種傳感器和雷達(dá)有些類似，在用塑料或木頭等絕緣物質(zhì)的情況下，可以感應(yīng)到傳導(dǎo)物質(zhì)。

與雷達(dá)比較，有明顯的差別。電容傳感器體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，能耗更低。因此，對電容式傳感器和它的應(yīng)用進(jìn)行了簡單的闡述。

什么是電容傳感器？

一種用來探測諸如液態(tài)或固態(tài)的物體而不需要任何身體接觸的電子裝置叫做電容式傳感器。在對這些物體進(jìn)行探測時(shí)，電容式傳感器會在探測端形成一個(gè)電場?？梢蕴綔y到任何能夠干擾這個(gè)電場的物體。

電容式感應(yīng)器能夠探測到的固態(tài)物質(zhì)有紙，塑料，玻璃，布料和木材。電容式傳感器能夠探測到的液體有油，油漆，水等。

電容式傳感器工作原理

電容式感應(yīng)器和一般電容器的工作原理相同。其中，感應(yīng)表面上的金屬片與振蕩器電路電連接，而被探測到的物體可以作為電容器的下一片電路板，與感應(yīng)傳感器一起產(chǎn)生電磁場。

不同的是，電容器傳感器會形成一個(gè)靜電場。

靜電場的生成

下面是一個(gè)電容式傳感器的方框圖。圖中顯示了內(nèi)部的電容圖。本發(fā)明涉及一種由兩個(gè)金屬電極構(gòu)成的高頻振蕩器。當(dāng)一個(gè)物體接近一個(gè)感應(yīng)表面時(shí)，就會進(jìn)入一個(gè)電極場，從而使其電容發(fā)生變化。

這樣，當(dāng)振幅達(dá)到某一值時(shí)，振蕩器就會開始振動，從而改變感測器的輸出狀態(tài)。當(dāng)物體離開電容器傳感器時(shí)，振蕩器的幅度會降低，使電容器傳感器回到原來的位置。

這種感應(yīng)器通?？梢蕴綔y1~25 mm，有些感應(yīng)器可以探測2吋。

這種傳感器能夠很好地探測到目標(biāo)的介電性能。這樣就可以在非金屬容器中探測材料，因?yàn)橐后w的介電常數(shù)遠(yuǎn)高于容器。這樣，就可以讓傳感器看到整個(gè)集裝箱和探測到液體。為了更好的運(yùn)行，他們必須在一定的溫度和濕度條件下工作。

電容式傳感器公式

電容式傳感器是一種電容式傳感元件。其基本原理是電容耦合。這種傳感器能夠簡單的探測和測量各種物體，例如運(yùn)動，化學(xué)成分，位移，電場，以及其它一些可以轉(zhuǎn)換為介質(zhì)或運(yùn)動的變量，例如加速度，壓力，流體成分和水平。

該電容式傳感器由以“d"間距和“A"面積構(gòu)成的兩塊金屬片組成。這樣，兩端的電容器“C"就可以用下面的公式來表示。

C = ε0*εr*A/h

其中：

“C"是法拉第內(nèi)的電容

'εr'是絕緣體的相對介電常數(shù)

'εo'是自由空間的介電常數(shù)

'A'是兩個(gè)板塊的重疊區(qū)域

“h"是兩塊板之間間隙的寬度。

電容式傳感器的類型

電容式傳感器提供非接觸式目標(biāo)檢測。這些傳感器不僅可以檢測目標(biāo)的存在與否；但是，它們還可以檢測壓力、流量、間距、液位等。這可以簡單地針對不同行業(yè)的不同材料進(jìn)行。有不同類型的電容傳感器，包括以下內(nèi)容。

1、微型電容式傳感器

這種類型的電容傳感器有晶片或圓柱形，可以放置在的地方。這些傳感器主要用于監(jiān)控和控制機(jī)器過程和工作，就像用于作業(yè)計(jì)數(shù)的探測器一樣。為了在狹小的空間內(nèi)提供的貼合性，小型傳感器頭需要一個(gè)外部放大器。所以在這個(gè)外部放大器上，電位器可以用來調(diào)節(jié)靈敏度。

2、圓柱形電容式傳感器

與 ∅6.5– M12 & M12– M30的微型傳感器相比，這種圓柱形電容傳感器更大。該傳感器主要包括可調(diào)節(jié)的感應(yīng)距離、外殼直徑范圍以及齊平和非齊平安裝選項(xiàng)。這些傳感器主要直接提供液位檢測或非接觸式接近檢測。

3、高溫電容式傳感器

采用高溫電容式傳感器對傳感器頭部進(jìn)行溫度測試。即便是在最嚴(yán)酷的條件下，這種感應(yīng)器也能探測到液體的溫度和體積。

4、模擬電容傳感器

模擬電容器的工作原理類似于傳統(tǒng)的電容式傳感器，但其適用的領(lǐng)域也不同。比如，該傳感器在檢測材料選擇、厚度和濃度差異方面優(yōu)于其他應(yīng)用。

電容式換能器的應(yīng)用

電容器傳感器的用途如下。

電容式傳感器探測并測量帶有電介質(zhì)的導(dǎo)體，而不是空氣。

的是這些傳感器來測定傳導(dǎo)靶的位置。但是，這種傳感器還能很好地測量密度，與空氣比較，非傳導(dǎo)性物質(zhì)如塑料的介電常數(shù)不同。

電容式傳感器主要用于測量位置，接近度，加速度，位移，液位和濕度。

電容式觸摸屏用作輸入裝置，用于手機(jī)，平板電腦，數(shù)字音頻播放機(jī)等。

這些感應(yīng)器代替了機(jī)械式的按鍵。

因此，在測量傳導(dǎo)靶的位置時(shí)，通常采用電容傳感器。但是，在密度，厚度和非導(dǎo)電部位的測量中，它們是很有用的。