4．2．1　工作原理和種類

電容器的電容量與極板形狀、大小、相對位置和極板之間的電介質(zhì)介電常數(shù)有關(guān)。以最簡單的平板電容器為例，當不考慮邊緣電場影響時，其電容量C為：

式中：ε為介質(zhì)的介電常數(shù)；S為極板的面積；δ為極板間的距離。

從式（4．13）可見，只要被測物理量的變化能使ε、S、δ中任一參數(shù)產(chǎn)生相應改變而引起電容量變化，再通過一定的測量線路將其轉(zhuǎn)換為有用的電信號輸出，即可判定被測物理量的變化。

電容式傳感器根據(jù)其工作原理的不同，可分為變間隙式、變面積式與變介電常數(shù)式三種。變間隙式一般用來測量微小的線位移（0．01μm至零點幾毫米）；變面積式一般用來測角位移（1°至幾十度）或較大的線位移；變介電常數(shù)式常用于固體或液體的物位測量，也用于測定各種介質(zhì)的溫度、密度等狀態(tài)參數(shù)。

從式（4．13）可以看出，變面積式和變介電常數(shù)式電容傳感器的電容量與極板面積S或介質(zhì)介電常數(shù)成正比，因此，它們有線性關(guān)系，而變間隙式電容傳感器電容量與間隙的關(guān)系為：

式中：x為電容動片移動量；δ₀為初始間隙。

此時電容量C_x和間隙（δ＝δ₀－x）或間隙變化x不是線性關(guān)系。只有當（x／δ₀）《1時，略去式（4．14）中二次以上的項，才能得到其與間隙變化x的近似線性關(guān)系，即

因此，變間隙式只適用于測量微小線位移（0．01μm至零點幾毫米）。但當輸出是容抗時，則有：

即容抗x_C和間隙δ是線性關(guān)系。