电容式传感器是以各种类型的 电容器 作为传感元件，将被测转 物理量 或机械量换成为 电容 变化的一种转换装置，实际上就是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器广泛用于位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介质特性等方面的测量。最常用的是平行板型电容器或圆筒型电容器。
介绍
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极广，很有发展潜力的传感器。
典型的电容式传感器由上下 电极 、 绝缘体 和衬底构成。当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使 电容 发生变化。但 电容式压力传感器 的电容与上下电极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。
定义
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。
分类
根据 传感器 的工作原理可把电容式传感器分为变 极距 型、变面积型和变介质型三种类型。
根据传感器的结构可把电容式传感器分为三种类型的结构形式。它们又可按位移的形式分为线位移和角位移两种，每一种又依据传感器极板形状分成平(圆形)板形和圆柱(圆筒)形，虽然还有球面形和锯齿形等其他形状，但一般很少用。其中差动式一般优于单组(单边)式传感器，它具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性高等特点。
根据被测参数的变化分：
（2）变面积型电容传感器(A)
（3）变介质型电容传感器(ε)
应用
1、电容式传感器具有结构简单、耐高温、耐辐射、 分辨率 高、动态响应特性好等优点，广泛用于压力、位移、加速度、厚度、振动、液位等测量中。
但在使用中要注意以下几个方面对测量结果的影响：
①减小环境温度、湿度变化(可能引起某些介质的介电 常数 或极板的几何尺寸、相对位置发生变化)；
②减小 边缘效应 ；
③减少 寄生电容 ；
④使用屏蔽 电极 并接地(对敏感电极的 电场 起保护作用，与外电场隔离)；
⑤注意漏 电阻 、激励频率和极板支架材料的绝缘性。
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，高性能线性位移测量系统，创新的 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，特别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。监视循环油系统是否存在泄漏，如水冷却器等。监视工作机械的密封元件是否损坏，引起外部水渗入。监视环境空气湿度对润滑液压系统油品品质和含水率的影响。，从而精确测定润滑油质量，预测设备故障，是设备润滑油管理中的关键部件。本 传感器 采用 螺纹 连
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
3、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，从而精确测定润滑油质量，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，是设备润滑油管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，结构可靠，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。
4、 电容 式压力传感器
5、 加速度传感器
6、差动式 电容 测厚传感器
原理
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，电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内 电极 和外电极组成，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 ，式中L为两筒相互重合部分的长度；D为外筒电极的直径；d为内筒电极的直径；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。
电容式传感器是以各种类型的 电容器 作为传感元件，由于被测量变化将导致电容器 电容 变化，通过测量电路，可把电容量的变化转换为电信号输出。测知电信号的大小，可判断被测量的大小。这就是电容式传感器的基本工作原理。
特点优势
电容式 传感器 与 电阻 式、电感式等传感器相比有如下一些优点：
(1)高 阻抗 、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极板间 静电 引力 极小(约几个 )，因此所需输入能量极小，所以特别适宜用来解决输入能量低的测量问题，例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏，分辨力非常 ，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 电极 材料无关，有利于选择 温度系数 低的材料，又因本身发热极小，对稳定性影响甚微。
(3)结构简单，适应性强，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，可做得非常小巧，以实现某些特殊的测量；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。由于极板间的 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，特别适合动态测量，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。
电容式传感器的优点是结构简单，价格便宜，灵敏度高，零磁滞，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性强等。
不足之处
电容式传感器存在的不足之处如下：
(1) 输出阻抗 高，负载能力差。
无论何种类型的电容式传感器，受电极板几何尺寸的限制，其 电容 都很小，一般为几十到几百皮法(pF)，因此使电容式传感器的输出阻抗很高，可达～Ω。由于输出阻抗很高，因而输出功率小，负载能力差，易受外界干扰影响而产生不稳定现象，严重时甚至无法工作。
(2) 寄生电容 影响大。
电容 式 传感器 的初始电容量很小，而连接传感器和电子线路的引线 电缆 电容、电子线路的杂散电容以及电容极板与周围 导体 构成的电容等寄生电容却较大。寄生电容的存在不但降低了测量灵敏度，而且引起非线性输出。由于寄生电容是随机变化的．因而使 传感器 处于不稳定的工作状态．影响测量准确度。
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800pF)、测量电路的杂散电容以及传感器极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 ，其变化量甚至超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 电势 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 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，都不会对 传感器 的工作产生影响。
实验证明：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10m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 式传感器的有效电容除与位移有关外，还与 角频率 有关。因此，在实际应用时必须与标定的条件（ω）相同。
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。
测量电路
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） 二极管 双T形交流电桥（4）脉冲宽度调制电路
调频电路
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。
运算放大器式电路运算放大器要求：
特点：
（2）要求Zi及放大 倍数 足够大
（3）为保证仪器精度，还要求电源电压的幅值和固定电容稳定
（4）由于 变化小，所以该电路实现起来困难
（5） 输入阻抗 高（避免泄漏）、放大倍数大（接近理想 放大器 ）
二极管双T形
正负半周分析：
正半周： 充电，电流顺时针； 放电，电流逆时针
负半周： 充电，电流逆时针； 放电，电流顺时针
若 ，则电流抵消，若 ，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。