变极距型电容式传感器工作原理详解

变极距型电容式传感器工作原理详解

本部分深入分析了变极距型电容式传感器的工作原理。文档从平板电容器的基本公式出发，推导了极板间距变化与电容量变化之间的非线性关系（C ∝ 1/d）。通过泰勒级数展开，在小位移假设（Δd/d₀ << 1）下将非线性关系近似为线性关系（ΔC ≈ C₀·Δd/d₀），为工程应用提供了理论基础。文档还分析了灵敏度与初始极板间距d₀的关系：较小的d₀可获得更高的灵敏度，但存在击穿风险。为解决这一矛盾，提出了在极板间插入高介电常数材料（如云母）的工程方案，通过云母与空气介质的串联电容结构，在保证绝缘的同时允许减小极板间距。文档指出，变极距型电容式传感器主要用于微位移测量，极板间距通常在25~200μm范围内，最大位移应小于间距的十分之一。