4.电容式湿度传感器湿敏电容测量电路5.电容式接近开关人体接近电容式传感器电路6.容栅式传感器容栅式传感器是在变面积式电容传感器的基础上发展起来的一种新型传感器。将变面积式电容传感器中的电容极板刻成一定形状和尺寸的栅片，再配以相应的测量电路就构成了容栅测量系统。容栅式传感器特有的栅状电容极板和闭环反馈式测量电路，起到了减小寄生电容的影响、提高抗干扰能力、提高测量精度、极大地扩展了量程等作用，适宜进行大位移测量。容栅传感器的结构形式主要有反射式、投射式、倾斜式等。反射式容栅传感器结构和安装示意图透射式容栅传感器示意图倾斜式容栅传感器动栅形状图********第四章电容式传感器电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测非电量转换为电量变化的一种传感器。电容式传感器具有结构简单、体积小、零漂小、动态响应快、灵敏度高、易实现非接触测量、本身发热影响小等优点，能够测量位移、振动、角度、压力、液位、成分含量等多种参量，在工业生产的自动检测中得到了广泛的应用。4.1工作原理用两块金属平板做电极，以空气为介质，即可构成最简单的电容器，忽略电容器边缘效应，其电容量为电容式传感器一般可分为三种基本类型，即改变两极板间距离的变极距（d）型、改变极板间覆盖面积的变面积（A）型和改变极板间介质的变介电常数（ε）型。它们的电极形状有平板形、圆柱型和球型三种。4.2结构类型变极距式一般用来测量微小位移（0.01~100μm）；变面积式一般用于测量角位移（10~1000）或较大的线位移；变介电常数常用于物位测量及介质温度、密度测量等。电容式传感元件的各种结构形式4.3.1变极距型电容传感器初始极距为d0时，由式可知其初始电容量C0为若电容器极板间距离减小Δd，则电容量增大ΔC，4.3输出特性若Δdd0，泰勒级数展开，得变极距型电容式传感器的灵敏度为云母片的相对介电常数是空气的7倍，其击穿电压不小于1000Kv/mm，而空气仅为3Kv/mm。加放云母片后，极板间初始间距可大大减小。差动平板式电容传感器结构图当动极板上移Δd时，电容器C1的间隙d1变为d0-Δd，电容器C2的间隙d2变为d0+Δd，则有传感器的灵敏度K为1.线位移式变面积型电容传感器当动极板相对于定极板沿长度方向平移Δx时，在忽略边缘效应的条件下，改变后的电容量为4.3.2变面积型电容式传感器灵敏度K为2.角位移式变面积型电容传感器当θ=0时，两半圆极板重合。当θ≠0时，电容量为电容的变化量为灵敏度K为4.3.3变介质型电容式传感器1.介质本身介电常数变化的电容传感器令ε0为空气的介电系数，εr为被测粮食的相对介电常数。此时相当于两个电容串联，其初始电容量为如果被测介质的相对介电常数变化为εr+Δεr，则改变后的电容量为则电容的相对变化量为令当Δεr/εr1时，用泰勒级数展开，有灵敏度为非线性误差为设空气和被测介质的相对介电常数分别ε和ε1，液面高度为h，传感器总高度为H，内筒外径为d，外筒内径为D，此时传感器电容值为2.改变工作介质的电容传感器4.4测量电路Rp为并联损耗电阻Rs代表串联损耗电感L由电容器本身的电感和外部引线电感组成。电容传感器的有效电容Ce为4.4.1等效电路当传感器的电容发生改变，其电容的变化量和实际相对变化量分别为4.4.2交流电桥电路电容式传感器交流电桥电路从电桥灵敏度考虑，图（a）～（f）中，以（f）形式为最高，（d）次之。在设计和选择电桥形式时，除了考虑其灵敏度外，还应考虑输出电压是否稳定、输出电压与电源电压间的相移大小、电源与元件所允许的功率以及结构上是否容易实现等等。在实际电桥电路中，还应附加有零点平衡调节、灵敏度调节等环节。
图（g）所示的电桥为差动式电容传感器配用的紧耦合电桥电路，其结构是将电容传感器接入交流电桥，作为电桥的一个臂或两个相邻臂，另两个桥臂是紧耦合电感臂，构成紧耦合电感臂电桥。此类电桥的特点是具有较高的灵敏度和稳定性，且寄生电容影响极小，大大简化了电桥的屏蔽和接地，非常适合于高频工作。图（h）所示的电桥为变压器式电桥，图中C1和C2是差动电容传感器的两个电容，分别作为电桥的两个桥臂，电桥的另两个桥臂为变压器的两个次级线圈，这两个线圈应严格对称。4.4.3运算放大器电路对于平板电容器，