电容式传感器在大多数情况下,由于使用的环境温度不是很高,湿度不是很大,若供电电源频率较合适,设计合理,可以用一个纯电容来等效。但是当在供电电源频率较低或者高温、高湿的环境条件下使用的时候,传感器电极问电路可以等效为图8-12(a)所示的电路，图中C是传感器电容(包括应该尽量消除和减小的寄生电容),Rp为电极间的等效漏电阻，包括电极绝缘支架的介质损耗和极间的介质损耗。随着供电电源频率增高,传感器容抗减小,Rp的影响也就减弱。电源频率高到几兆赫效时,Rp可以忽略,但是电流集肤效应使得电阻增加,必须考虑传输线(一般为电缆)的电感和电容。这时其等效电路可以用图8-12(b)所示的电路表示。图中考虑了电容器的损耗和电感效应,Rp为并联损耗电阻,它代表极板间的泄漏电阻和介质损耗。这些损耗在低频时影响较大,随着工作频率的增高,容抗减小,其影响就减弱。
Rs代表串联损耗,即引线电阻.电容器支架和极板的电阻。在几兆赫兹频率下工作时,这个值通常是很小的。Rs随着频率的增高而增大,因此,只有在很高工作频率时,才要加以考虑。电感工由电容器本身的电感和外部引线电感组成。电容器本身的电感与电容器的结构形式有关系,引线电感则与引线长度有关系。如果用电缆与电容式传感器相连接,则工中应该包括电缆的电感。
由等效电路可知,等效电路有一个谐振频率,通常为几十兆赫兹。当工作频率等于或者接近谐振频率时,谐振频率破坏了电容的正常工作。因此,应该选择低于谐振频率的工作频率,否则电容式传感器不能正常工作。同时,由于电路的感抗抵消了一部分容抗,传感元件的有效电容Ce将有所增加,可以由下式求得(为了计算方便,忽略Rs,Rp)：
在这种情况下，电容的实际相对变化量为
式标明，电容式传感器的实际相对变化量与传感器的固有电感和角频率有关，因此，在实际应用时必须与标定的条件相通。
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