电容式加速度传感器的工作原理及优缺点

　　电容式加速度传感器是一种转换器件，它利用各种类型的电容作为敏感元件，将测量的物理量或力学量转换成电容的变化。它实际上是一个可变参数的电容器。电容式加速度传感器广泛用于测量位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介质特性等。常用的电容器有平行板电容器或圆柱形电容器。

　　电容式加速度传感器的工作原理

　　电容式加速度传感器采用各种类型的电容作为敏感元件，测量值的变化会导致电容的变化。通过测量电路，电容的变化可以转换成电信号输出。知道了电信号的大小，就可以判断测量的大小。这就是电容式加速度传感器的基本工作原理。

　　电容式加速度传感器的优势

　　1.良好的温度稳定性

　　一般情况下，传感器的电容值与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料，因其发热极小，对稳定性影响不大。但是，电阻传感器有铜损，容易因发热而零点漂移。

　　2、结构简单

　　电容式加速度传感器结构简单，制造容易，精度高，可以做得很小，实现一些特殊的测量。能在高温、强辐射、强磁场等恶劣环境下工作，能承受较大的温度变化、高压、高冲击和过载。可以测量超高温低压降，也可以测量磁功。

　　3.良好的动态响应。

　　由于带电极板间的静电引力很小(约几个10(-5)N)，电容式加速度传感器的作用能量极小，又由于其可动部分可以做得很小很薄，即质量很轻，所以其固有频率很高，动态响应时间短，可以工作在几MHz的频率，特别适合动态测量。由于其介质损耗低，可以高频供电，所以系统工作频率高。可用于测量高速变化的参数。

　　4.非接触测量和高灵敏度。

　　转轴的振动或偏心以及小滚珠轴承的径向游隙可以非接触方式测量。采用非接触测量时，电容传感器具有平均效应，可以减小工件表面粗糙度对测量的影响。

　　除上述优点外，电容式加速度传感器可以测量极小的压力、力、微小的加速度、位移等。因为它的带电板之间的静电引力很小，而且需要输入力和能量。它可以是灵敏的，具有高分辨率，并且可以感测0.01μm甚至更小的位移。由于空气等介质损耗低，差动结构接入电桥时产生的零残留小，所以允许电路大功率放大，使仪器具有高灵敏度。

　　电容式加速度传感器的缺点

　　1.输出阻抗高，负载能力差。

　　无论什么类型的电容传感器，由于电极板几何尺寸的限制，其电容都很小，通常为几十到几百皮法(pF)，所以电容传感器的输出阻抗很高，可达~ω。由于输出阻抗大，输出功率低，负载能力差，容易受外界干扰影响，导致不稳定，严重时甚至无法工作。

　　2.寄生电容影响很大。

　　电容式加速度传感器的初始电容很小，但连接传感器与电子电路的引线电缆电容、电子电路的杂散电容、电容极板与周围导体形成的电容等寄生电容很大。寄生电容的存在不仅降低了测量灵敏度，还会引起非线性输出。由于寄生电容的随机变化，传感器处于不稳定的工作状态，影响测量精度。