电容传感器寄生电容产生原因及消除方法
传感器技术第4讲电容式传感器
特点： 1、 非接触 2、 精度高
Cx
S
d
3、 分辨率高（最小检测量为0.01微米）
第四节 应用举例 三、电容式测厚系统
Cx
S
d
第四节 应用举例 四、电容式测电缆偏心示意系统
C1 C2
C1 C2
C1 C2
C1 C2
Cx
S
d
完
第一节、工作原理及特性 三、类型
（一）变面积型(二种）
角位移式
直线位移式
第一节、工作原理及特性
三、类型
（一）变面积型
1、角位移式工作原理
当被测量的变化引起 动极板有一角度位移 θ时，两极间相互覆 盖的面积改变了 ，从
而也就改变了两极板 间的电容量C 。
C0
S
d
CdS1
由上式可见,电容量C与角位移θ呈线关系
隔离膜片
很高但差压很小的场合
隔离膜片
油硅
2.精度高、耐振动、耐冲击、
感压膜片
可靠好。
3.但制造工艺要求很高，尤 电极板
电极板
其是感压膜片的焊接是一工 绝缘体
艺难题。
第四节 应用举例 二、电容式测微仪
电容式测微仪原理如图3—18所示。圆柱 形探头外一般加等位环以减小边缘效应。 探头与被测件表面间形成的电容为:
第二节 测量电路
一、类型
1、调幅型 2、脉宽调制型 3、调频型
第二节 测量电Βιβλιοθήκη 1、调幅型这种电路输出的是幅度值，并且正比于或 近似正比于被测信号。该电路有两种：
（1）交流电桥电路
（2）运算放大器电路
第二节 测量电路
1、调幅型 （1）交流电桥电路----单臂接法
A
0402 电阻的寄生电容
0402 电阻的寄生电容（原创实用版）目录1.电阻的寄生电容概述2.寄生电容的产生原因3.寄生电容的影响4.如何减小电阻的寄生电容5.结论正文一、电阻的寄生电容概述在电子电路中，电阻是一种常见的元件，用于限制电流或电压。
然而，在实际应用中，电阻可能会产生一种名为寄生电容的现象，这将对电路的性能产生影响。
本文将探讨电阻的寄生电容，包括它的产生原因、影响以及如何减小它。
二、寄生电容的产生原因寄生电容的产生主要与电阻的结构和制造工艺有关。
在电阻的生产过程中，由于材料的不均匀性、接触面积的大小以及加工环境的湿度等因素，都可能导致电阻表面形成一层电容。
此外，电阻内部的引线结构和 PCB 布局也可能导致寄生电容的产生。
三、寄生电容的影响寄生电容会对电路的性能产生负面影响，主要表现在以下几个方面：1.频率响应：寄生电容会降低电阻的频率响应，使得电阻在高频信号下表现出更大的阻抗。
2.稳定性：寄生电容可能导致电路的稳定性降低，使得电路的输出波动较大。
3.电流噪声：寄生电容可能引起电流噪声，从而影响电路的性能。
四、如何减小电阻的寄生电容为了减小电阻的寄生电容，可以采取以下几种方法：1.选择合适的电阻材料：采用介电常数较小的材料，可以降低寄生电容的产生。
2.优化电阻结构：改变电阻的引线结构和接触面积，以减小寄生电容。
3.调整 PCB 布局：优化 PCB 布局，使得电阻与其他元件的距离适中，以减小寄生电容。
4.使用屏蔽技术：对电阻进行屏蔽处理，可以有效减小寄生电容。
五、结论总之，电阻的寄生电容是由于电阻的结构和制造工艺等因素导致的，它会对电路的性能产生负面影响。
为了减小寄生电容，可以从电阻材料选择、电阻结构优化、PCB 布局调整和屏蔽技术等方面入手。
消除电容传感器寄生电容干扰的几种方法.
消除电容传感器寄生电容干扰的几种方法摘要: 电容传感器结构简单,分辨率高,但寄生电容的存在严重影响了其工作特性,文章分析了寄生电容存在的原因,采用驱动电缆技术、运算放大器驱动技术、整体屏蔽技术、集成组合技术可有效减小寄生电容,提高传感器的性能。
关键词：电容传感器;寄生电容;干扰;驱动电缆技术;整体屏蔽技术1 前言---电容式传感器具有温度稳定性好,结构简单,适应性强,动态响应好等优点,广泛应用于位移、振动、液位、压力等测量中[1],但由于电容式传感器的初始电容量很小,而连接传感器与电子线路的引线电缆电容、电子线路的杂散电容以及传感器内极板与周围导体构成的电容等所形成的寄生电容却较大,不仅降低了传感器的灵敏度,而且这些电容是随机变化的,使得仪器工作很不稳定,影响测量精度,甚至使传感器无法工作,必须设法消除寄生电容对传感器的影响。
2 消除电容传感器寄生电容的方法2.1 增加初始电容值---采用增加初始电容值的方法可以使寄生电容相对电容传感器的电容量减小。
可采用减小极片或极筒间的间距,如平板式间距可减小为0.2mm,圆筒式间距可减小为0.15mm,增加工作面积或工作长度来增加原始电容值,但此种方法要受到加工和装配工艺、精度、示值范围、击穿电压等限制,一般电容变化值在10-3～103pF之间。
2.2 集成法[2]---将传感器与电子线路的前置级装在一个壳体内,省去传感器至前置级的电缆,这样,寄生电容大为减小而且固定不变,使仪器工作稳定。
但这种做法因电子元器件的存在而不能在高温或环境恶劣的地方使用。
也可利用集成工艺,把传感器和调理电路集成于同一芯片,构成集成电容传感器。
2.3 采用“驱动电缆”技术---在压电传感器和放大器之间采用双层屏蔽电缆,并接入增益为1的驱动放大器,这种接法使得内屏蔽与芯线等电位,消除了芯线对内屏蔽的容性漏电,克服了寄生电容的影响,而内外层之间的电容变成了驱动放大器的负载,因此,驱动放大器是一个输入阻抗很高,具有容性负载,放大倍数为1的同相放大器。
电容传感器寄生电容干扰的产生原因及消除方法
电容传感器寄生电容干扰的产生原因及消除方法分析了电容传感器寄生电容存在的主要原因，以及消除寄生电容干扰的几种方法：主要采用驱动电缆技术、运算放大器驱动技术、整体屏蔽技术、集成组合技术来减小寄生电容，以提高传感器的性能。
电容式传感器具有结构简单，灵敏度高，温度稳定性好，适应性强，动态性能好等一系列优点，目前在检测技术中不仅广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的测量，还可用于液位、压力、成份含量等热工方面的测量中。
但由于电容式传感器的初始电容量很小，一般在皮法级，而连接传感器与电子线路的引电缆电容、电子线路的杂散电容以及传感器内极板与周围导体构成的电容等所形成的寄生电容却较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而且这些电容是随机变化的，使得仪器工作很不稳定，从而影响测量精度，甚至使传感器无法正常工作，所以必须设法消除寄生电容对电容传感器的影响。
以下对消除电容传感器寄生电容的几种方法进行分析。
增加初始电容值法采用增加初始电容值的方法可以使寄生电容相对电容传感器的电容量减小。
由公式C0=ε0·εr·A/d0可知，采用减小极片或极筒间的间距d0，如平板式间距可减小为0.2毫米，圆筒式间距可减小为0.15毫米;或在两电极之间覆盖一层玻璃介质，用以提高相对介电常数，通过实验发现传感器的初始电容量C0不仅显著提高了，同时也防止了过载时两电极之间的短路;另外，增加工作面积A或工作长度也可增加初始电容值C0。
不过，这种方法要受到加工工艺和装配工艺、精度、示值范围、击穿电压等的限制，一般电容的变化值在10-3～103pF 之间。
采用“驱动电缆”技术，减小寄生电容如图1所示：在压电传感器和放大器A之间采用双层屏蔽电缆，并接入增益为1的驱动放大器，这种接法可使得内屏蔽与芯线等电位，进而消除了芯线对内屏蔽的容性漏电，克服了寄生电容的影响，而内外层之间的电容Cx变成了驱动放大器的负载，电容传感器由于受几何尺寸的限制，其容量都是很小的，一般仅几个pF到几十pF。
电容器的寄生效应
pedestrian初级会员注册日期: Sep 2001 来自:发帖数量: 3电容的介质吸收的图示pedestrian 上传了这个图片:向版主反映这个帖子| < a>09-18-2001 09:09 PMpedestrian初级会员注册日期: Sep 2001 来自:发帖数量: 3电容器的寄生效应我们都希望我们所用的电容器是一个理想的电容器，但事实并非如我们所愿。
实际电容器存在一些寄生效应：电容泄漏电阻Rp、串联损耗电阻Rs、串联电感Ls、介质损耗Rda+Cda 等。
各种实际电容器的不同，一是在于容量大小不同，二则是这些寄生效应的大小不同。
电容器主要用于耦合（通交流隔直流）、去耦（滤除叠加在直流中的交流分量）、滤波器、选频网络、取样保持电路等等。
不同的用途，对于电容的要求各不相同，所以在电路设计中对电容器的选用很重要。
那么首先就要了解这些寄生效应对各应用的影响，以及各种电容器在这些寄生效应上的比较。
泄漏电流电容泄漏电流大小在等效电路中表示为泄漏电阻Rp的大小，Rp越大，电容泄漏则越小；在电容技术指标中常用漏电流或绝缘电阻来衡量；在耦合和取样保持电路中，低电容泄漏（高Rp）非常重要；电解电容具有相对较高的泄漏电流，而且在刚上电开始工作的几分钟内会有更高的泄漏电流；钽电解电容比铝电解电容有更小的泄漏电流，但价格较高。
钽电解电容的泄漏电流大约为5nA/µF，而铝电解电容的泄漏电流大约为20nA/µF；其它类型的电容，泄漏电阻一般都大于几百GΩ，所以在大多数应用场合对它们的泄漏电流忽略不计。
损耗电阻（等效串联电阻ESR）电容损耗电阻Rs越大，损耗越大；在电容技术指标中常用损耗角正切来衡量；当较大交流电流流过电容时，Rs就消耗一部分功率，所以在RF电路和带高电流纹波去耦中，低损耗电阻就显得非常重要，但在高精度模拟电路中损耗电阻并不会带来什么影响。
串联电感（等效串联电感ESL）串联电感Ls的大小，决定了电容的工作频率，Ls越大，工作频率就越低；电容器的一常见结构是两片金属箔夹着一片纸质或是塑料介质，卷成卷，这种结构的电容本身就有相当大的电感，这就使得在频率大于几MHz的时候，其电感量大过电容量，所以不能用电解电容或是薄膜电容来作高频去耦；片状瓷介电容有比较低的串联电感（取决于它的层叠式结构），但它会产生颤噪声，有的会因高Q值而自谐振，而圆片瓷介电容由于引线会有较高的串联电感；钽电解电容和片状瓷介电容并联，可以保证模拟电路足够的去耦（连接片状瓷介电容印制板走线要短！）。
电容式传感器产生误差的因素有几个怎么消除
• 电容触摸屏的优点：电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及
感应器，更有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾 有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。 电 容式触摸屏是在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质。当手指 触摸在金属层上时，触点的电容就会发生变化，使得与之相连的振荡 器频率发生变化，通过测量频率变化可以确定触摸位置获得信息。由 于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，故其稳定性较差，往 往会产生漂移现象。该种触摸屏适用于系统开发的调试阶段。
• 料带前进过程中,采用激光区域传感器检测 料带左右位置,控制伺服驱动器纠偏.目标是 料带左右偏移正负0.25mm
12.电阻式触摸屏与电容式触摸屏比 较各有什么优缺点？为什么？
• 电容式触摸屏的介绍 ：
• 电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再 在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应 器。 电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形 成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体 层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流 强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算 电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。
4. 边缘效应使设计计算复杂化、产生非线性及降低传感器 的灵敏度。消除和减小的方法是在结构上增设防护电极， 防护电极必须与备防护电极取相同的电位，尽量使它们同 为地电位。
电容式传感器
图5-5 电容式传感器等效电路
L 为引线电感和电容电感之和，是电容式传感器的标定电感。 Rs 包括引线电阻、极
板电阻和金属支架电阻。 Rp 为并联损耗电阻，它代表了极板间的泄漏电阻及介质损耗。
电容式传感器的有效电容 Ce 可以近似表示为
C Ce 1 2LC
式中， 2πf 为电源的角频率（f 为电源频率）。
3．减小外界温度的影响
（1）对结构尺寸的影响。电容式传感器极板间距 很小，因此对结构尺寸的变化非常敏感。 （2）对介质介电常数的影响。温度对介电常数的 影响由于介质不同而不同，空气及云母片的介电常 数温度系数近似为零；而某些液体介质，如硅油、 蓖麻油、煤油等，其介电常数的温度系数较大。
1.5 应用实践——简易液位指示及报警系统设计
图5-12 简易液位指示及报警系统
传感器原理与应用
1.5 应用实践——简易液位指示及报警系统设计
3．实践过程 系统采用柱状电容式传感器采集液体的液位。该传感器的介电质随被测液体液位的 变化而变化，从而引起对应电容的变化。由于电容式传感器的电压变化微弱且存在非线 性，所以要通过放大整形电路进行放大和整形。 放大整形后的信号通过A/D转换电路后送至单片机。单片机对信号处理后送至显示 电路，用于显示液位的高度，当液位达到报警极限时，单片机向报警电路发出报警信号。
1．实践目的
（1）了解电容式传感器的工作原理。 （2）能根据系统需求选择合适的电容式传感器。
2．应用描述
液位监测和控制在生产、生活中应用非常广泛， 如自动注水系统、恒压供水系统、水文监测系统和油 位检测系统等。简易液位指示及报警系统通常采用柱 状电容式传感器作为测量器件，结合单片机及其他外 围电路设计而成。
（5-10）
电容传感器的误差分析
电容传感器的误差分析摘要：电容传感器具有高灵敏度、高阻抗、小功率、动态范围大、动态响应较快、几乎没有零漂、结构简单和适应性强等优点，在测量荷重、位移、振动、角度、加速度的工业领域有着广泛的应用,随着新材料、新材料的应用，电容式传感器在我们日常生活中广泛的使用，如现在手机的电容式触摸屏，凭借其多点触控、不易误触等优点取代了电阻触摸屏；最近Apple公司推出的最新款手机Iphone5s的HOME键的指纹识别功能，也是使用电容传感器实现指纹采集的。
电容传感器的高灵敏度、高精度的优点离不开精细的加工技术、正确的选材以及正确的设计。
本文从不同方面考虑以发扬优点、克服缺点。
1、减小环境温度、湿度变化所产生的误差温度变化使传感器内各零件的几何尺寸和相互位置及某些介质的介电常数发生改变，从而改变电容传感器的电容量,产生温度误差。
湿度也影响某些介质的介电常数和绝缘电阻值。
因此必须从选材、材料加工工艺等方面来减小温度等误差以保证绝缘材料具有高的绝缘性能。
电容传感器的金厲电极材料以选用温度系数低的铁镍合金为好，但较难加工也可釆用在陶瓷或石英上喷镀金或银的工艺，这样电极可以做得极薄，对减小边缘效应极为有利。
传感器内电极表面不便经常淸洗，应加以密封，用以防尘、防潮。
若在电极表面镀以极薄的惰性金属（如铑等)层，则可代替密封件而起保护作用，可防尘、防湿、防腐蚀，并且可以在高温下减少表面损耗，降低温度系数，但成本较高。
传感器内电极的支架除要有一定的机械强度外还要有稳定的性能。
因此选用温度系敷小和几何尺寸长期稳定性好，并具有髙的绝缘电阻、低的吸潮性和高的表面电阻的材料作为支架。
例如，可以采用石英、云母、入造宝石及各种陶瓷，虽然它们较难加工，但性能远高于塑料、有机玻璃等材料。
在温度不太高的环境下，聚四氟乙烯具有良好的绝缘性能，选用时也可予以考虑。
尽量采用空气或云母等介电常数的温度系数近似为零的电介质作为电容传感器的电介质。
若用某些液体如硅油、煤油等作为电介质，当环境温度、湿度变化时，它们的介电常数随之改变，产生误^这种误差虽可用后接的电子电路加以补偿(如采用与测量电桥相并联补偿电桥)，但不易完全消除。
寄生电容
应用
动态读写存贮器（DRAM），以其速度快、集成度高、功耗小、价格低在微型计算机中得到极其广泛地使用。 但动态存储器同静态存储器有不同的工作原理。它是靠内部寄生电容充放电来记忆信息，电容充有电荷为逻辑1， 不充电为逻辑0。
实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现 为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整 机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、 合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把 控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。 由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而 把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。
相关解释
与"寄生电容"相关的学术图片
寄生电容的仿真曲线图
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电源纹波和瞬态规格会决定所需电容器的大小，同时也会限制电容器的寄生组成设置。图1显示一个电容器的 基本寄生组成，其由等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)组成，并且以曲线图呈现出三种电容器(陶瓷电容 器、铝质电解电容器和$铝聚合物电容器)的阻抗与频率之间的关系。表1显示了用于生成这些曲线的各个值。这 些值为低压(1V – 2.5V)、中等强度电流(5A)同步降压电源的典型值。
学术解释
"寄生电容"在学术文献中的解释
1、另一方面传感器பைடு நூலகம்有极板间电容外，极板与周围体（各种元件甚至人体）也产生电容，这种电容称为寄生 电容。它不但改变了电容传感器的电容量，而且由于传感器本身电容量很小，寄生电容极不稳定，这也导致传感 器特性不稳定,对传感器产生严重干扰。
电容传感器寄生电容产生原因及消除方法
电容传感器寄生电容产生原因及消除方法 引言 电容式传感器具有结构简单，灵敏度高，温度稳定性好，适应性强，动态性能好等一系列优点，目前在检测技术中不仅广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的测量，还可用于液位、压力、成份含量等热工方面的测量中。
但由于电容式传感器的初始电容量很小，一般在皮法级，而连接传感器与电子线路的引电缆电容、电子线路的杂散电容以及传感器内极板与周围导体构成的电容等所形成的寄生电容却较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而且这些电容是随机变化的，使得仪器工作很不稳定，从而影响测量精度，甚至使传感器无法正常工作，所以必须设法消除寄生电容对电容传感器的影响。
以下对消除电容传感器寄生电容的几种方法进行分析。
增加初始电容值法 采用增加初始电容值的方法可以使寄生电容相对电容传感器的电容量减小。
由公式C0 = 可知，采用减小极片或极筒间的间距d0 ，如平板式间距可减小为0.2 毫米，圆筒式间距可减小为0.15毫米；或在两电极之间覆盖一层玻璃介质，用以提高相对介电常数，通过实验发现传感器的初始电容量C0不仅显着提高了，同时也防止了过载时两电极之间的短路；另外，增加工作面积A或工作长度也可增加初始电容值C0。
不过，这种方法要受到加工工艺和装配工艺、精度、示值范围、击穿电压等的限制，一般电容的变化值在10-3～103pF之间。
采用驱动电缆技术，减小寄生电容 如图1所示：在压电传感器和放大器A 之间采用双层屏蔽电缆，并接入增益为1 的驱动放大器，这种接法可使得内屏蔽与芯线等电位，进而消除了芯线对内屏蔽的容性漏电，克服了寄生电容的影响，而内外层之间的电容Cx 变成了驱动放大器的负载，电容传感器由于受几何尺寸的限制，其容量都是很小的，一般仅几个pF到几十pF。
因C太小，故容抗XC=1/ωc很大，为高阻抗元件；所以，驱动放大器可以看成是一个输入阻抗很高，且具有容性负载，放大倍数为1 的同相放大器。
传感器原理与应用习题第4章电容式传感器 (1)
《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第4章 电容式传感器4-1 电容式传感器可分为哪几类？各自的主要用途是什么？答：（1）变极距型电容传感器：在微位移检测中应用最广。
（2）变面积型电容传感器：适合测量较大的直线位移和角位移。
（3）变介质型电容传感器：可用于非导电散材物料的物位测量。
4-2 试述变极距型电容传感器产生非线性误差的原因及在设计中如何减小这一误差？答：原因：灵敏度S 与初始极距0δ的平方成反比，用减少0δ的办法来提高灵敏度，但0δ的减小会导致非线性误差增大。
采用差动式，可比单极式灵敏度提高一倍，且非线性误差大为减小。
由于结构上的对称性，它还能有效地补偿温度变化所造成的误差。
4-3 为什么电容式传感器的绝缘、屏蔽和电缆问题特别重要？设计和应用中如何解决这些问题？答：电容式传感器由于受结构与尺寸的限制，其电容量都很小，属于小功率、高阻抗器，因此极易受外界干扰，尤其是受大于它几倍、几十倍的、且具有随机性的电缆寄生电容的干扰，它与传感器电容相并联，严重影响传感器的输出特性，甚至会淹没没有用信号而不能使用。
解决：驱动电缆法、整体屏蔽法、采用组合式与集成技术。
4-4 电容式传感器的测量电路主要有哪几种？各自的目的及特点是什么？使用这些测量电路时应注意哪些问题？4-5 为什么高频工作的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变动？答：因为连接电缆的变化会导致传感器的分布电容、等效电感都会发生变化，会使等效电容等参数会发生改变，最终导致了传感器的使用条件与标定条件发生了改变，从而改变了传感器的输入输出特性。
4-6 简述电容测厚仪的工作原理及测试步骤。
4-7 试计算图P4-1所示各电容传感元件的总电容表达式。
4-8如图P4-2所示，在压力比指示系统中采用差动式变极距电容传感器，已知原始极距1δ＝2δ＝0.25mm ，极板直径D ＝38.2mm ，采用电桥电路作为其转换电路，电容传感器的两个电容分别接R ＝5.1k Ω的电阻后作为电桥的两个桥臂，并接有效值为U1＝60V 的电源电压，其频率为f ＝400Hz ，电桥的另两桥臂为相同的固定电容C ＝0.001μF 。
电容式传感器工作原理、特点和测量电路
当
C C0
d d0
[ 1
1
d
]
d0
d / d0时，1则上式可按级数展开，故得
2
3
C C0
d d0
[1
d d0
d d0
d d0
...]
4.2 电容式传感器的灵敏度及非线性
由上式可见，输出电容的相对变化量ΔC/C与输
入位移Δd之间呈非线性关系。当 略去高次项，得到近似的线性：
d/d时0 ，可1
4.1电容式传感器的工作原理和结构
电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介 质型三种类型。
在实际使用时，电容式传感器常以改变改变平行 板间距d来进行测量，因为这样获得的测量灵敏度 高于改变其他参数的电容传感器的灵敏度。
改变平行板间距d的传感器可以测量微米数量级 的位移，而改变面积A的传感器只适用于测量厘米 数量级的位移。
4.1电容式传感器的工作原理和结构
当动极板相对于定极板延长度a方向平移Δx时，
可得：
CCC00drbx
式中 为
C0 0rb为a初d始电容。电容相对变化量
C x C0 a
很明显，这种形式的传感器其电容量C与水平位
移Δx是线性关系，因而其量程不受线性范围的限
制，适合于测量较大的直线位移和角位移。它的灵
当差动式平板电容器动极板位移Δd时，电容器C0的
间隙d1变为d0-Δd，电容器C2的间隙d2变为d0+Δd则
C1
C
0
1
1 d
d0
C2
C0
1 1 d
d0
4.2 电容式传感器的灵敏度及非线性
在 d/d时0 ，1则按级数展开：
C 1C 0[1 dd 0( dd 0)2( dd 0)3...]
寄生电容的例子及原理
寄生电容的例子及原理寄生电容是指在电路原本设计中没有直接考虑到的电容效应。
在很多电子设备中，由于电路的布局、导线的长度等因素，不可避免地会导致一定程度的寄生电容效应。
寄生电容会对电路的性能产生一定的影响，因此在电路设计中需要予以注意和合理的处理。
寄生电容的例子有很多，下面就举几个常见的例子来说明寄生电容的原理和影响。
1. PCB布线中的寄生电容：在PCB（Printed Circuit Board）布线过程中，电路板上的导线、线路间的间隔等均会形成一定的寄生电容。
这是因为导线之间的电容可以看作是两根导线之间的两个电极之间的电容。
当两根导线的长度较长、厚度较大、直径较大时，它们之间的电容就会增大。
2. 元件引脚和焊盘之间的寄生电容：在电子元器件的引脚和焊盘之间也会存在寄生电容。
因为引脚和焊盘之间也可以看作是两个导体之间的电容。
特别是对于高频电路而言，寄生电容会严重影响电路的性能。
3. 封装中的寄生电容：电子元器件的封装中也会存在一定程度的寄生电容。
比如，集成电路芯片封装中的不同引脚之间、引脚与芯片间的间隔都会形成寄生电容。
寄生电容的原理是由于两个导体之间存在电位差时，它们之间就会形成一定的电场，从而产生电容效应。
电容的大小与导体之间的距离、电介质的介电常数以及导体的面积有关。
因此，当导体之间的距离较小、介电常数较大、面积较大时，寄生电容的值就会较大。
寄生电容会对电路的性能产生一定的影响。
首先，由于寄生电容会形成一个额外的电容分支，它会与其他电容并联，从而改变了电路的等效电容。
这就会导致电路的频率响应特性发生变化，特别是在高频电路中。
其次，寄生电容也会对电路的稳定性和干扰抑制能力产生影响。
在开关电源等高速开关电路中，寄生电容会导致较大的高频电流回路，从而影响电路的稳定性。
另外，在模拟电路和射频电路中，寄生电容会对信号传输和过滤产生干扰，降低电路的性能。
为了减小寄生电容的影响，可以采取以下措施：1. 合理的布局设计：在PCB、电路板的布线设计中，合理地减少导线的长度和间距，避免导线交叉和平行布置，从而减小寄生电容的产生。
传感器与测试技术论述题
传感器与测试技术作业论述题论述题一1、电阻应变片：电阻应变片也称电阻应变计,简称应变片或应变计，是由敏感栅等构成用于测量应变的元件。
它能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。
它是由直径为0.02～0.05mm的康铜丝或者镍铬丝绕成栅状（或用很薄的金属箔腐蚀成栅状）夹在两层绝缘薄片（基底）中制成，用镀锡铜线与应变片丝栅连接作为应变片引线，用来连接测量导线。
2、传感器的定义：是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
3、电容式传感器：把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。
它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。
其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。
4、电感传感器：将被测量变化转换成电感量变化的传感器。
电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。
5、磁栅式传感器：磁栅式传感器是利用磁栅与磁头的磁作用进行测量的位移传感器。
它是一种新型的数字式传感器，成本较低且便于安装和使用。
当需要时，可将原来的磁信号（磁栅）抹去，重新录制。
6、压电式传感器：将被测量变化转换成由于材料受机械力产生的静电电荷或电压变化的传感器。
7、码盘式传感器：码盘式传感器又称为角数字编码器，是一种旋转式位置传感器。
电池供电电磁流量计中的码盘式传感器是建立在编码器的基础之上，它不需要基准数据，更不需要计数系统，在任意位置都可给出与位置相对应的固定数字码输出，是测量轴角位置和位移的方法之一。
码盘式传感器的特点：①具有高的测量精度和分辨率，测量范围大；②抗干扰能力强，稳定性好；③信号易于处理、传送和自动控制；④便于动态及多路侧量，读数直观；⑤安装方便，维护简单，工作可靠性高。
寄生电容的原因_概述说明以及解释
寄生电容的原因概述说明以及解释1. 引言1.1 概述引言部分旨在介绍本文主题——寄生电容。
作为电子器件中常见的现象之一，寄生电容对电路性能有着重要影响。
本文将通过对寄生电容的原因、概述以及解释的详细探讨，帮助读者更好地理解和应对这一问题。
1.2 文章结构本文共包括五个主要部分：引言、寄生电容的原因、寄生电容的概述说明、寄生电容的解释以及结论与展望。
每个部分都有特定的目标和内容，并按照逻辑顺序进行安排，以确保文章内容的连贯性和完整性。
1.3 目的通过撰写本文，我们旨在向读者阐释寄生电容这一普遍存在于电子器件中的现象，并帮助读者深入了解其产生原因、表现形式，以及对电路性能所产生的影响。
此外，我们还将介绍去除和减小寄生电容的方法和技术，希望能为相关领域从业人员提供参考和启示。
以上是“1. 引言”部分内容，请根据需要进行修改或补充。
如需进一步了解其他部分的内容，请告知。
2. 寄生电容的原因2.1 介绍寄生电容的概念寄生电容是指在电子器件或电路中无意产生的电容效应。
它通常由于元件之间的物理距离引起，当两个导体或器件之间存在一定的接近时，就会形成一个电压可变的偶极子结构，从而导致寄生电荷积累和储存。
2.2 材料特性对寄生电容的影响材料特性是影响寄生电容的重要因素之一。
不同材料具有不同的介电常数，介质常数越大，该材料中引发寄生电容效应的可能性就越高。
此外，材料中自由载流子浓度也会对寄生电容产生影响。
2.3 接线和布局对寄生电容的影响除了材料特性外，接线和布局也会对寄生电容产生明显影响。
当导线或信号线与地平面相邻时，因为存在交互耦合效应，导致两者之间形成一个等效的平行板结构，并产生寄生电容。
此外，在复杂布局条件下，如果器件或组件间距较小，则会增加所谓的交叉耦合效应，从而增加了寄生电容的产生。
注意：此文本只覆盖了“2. 寄生电容的原因”部分的内容。
3. 寄生电容的概述说明3.1 寄生电容的定义和计算方法寄生电容指的是在电路中不可避免地存在的非意图产生的电容。
电容传感器的误差分析
电容传感器的误差分析摘要：电容传感器具有高灵敏度、高阻抗、小功率、动态范围大、动态响应较快、几乎没有零漂、结构简单和适应性强等优点，在测量荷重、位移、振动、角度、加速度的工业领域有着广泛的应用,随着新材料、新材料的应用，电容式传感器在我们日常生活中广泛的使用，如现在手机的电容式触摸屏，凭借其多点触控、不易误触等优点取代了电阻触摸屏；最近Apple公司推出的最新款手机Iphone5s的HOME键的指纹识别功能，也是使用电容传感器实现指纹采集的。
电容传感器的高灵敏度、高精度的优点离不开精细的加工技术、正确的选材以及正确的设计。
本文从不同方面考虑以发扬优点、克服缺点。
1、减小环境温度、湿度变化所产生的误差温度变化使传感器内各零件的几何尺寸和相互位置及某些介质的介电常数发生改变，从而改变电容传感器的电容量,产生温度误差。
湿度也影响某些介质的介电常数和绝缘电阻值。
因此必须从选材、材料加工工艺等方面来减小温度等误差以保证绝缘材料具有高的绝缘性能。
电容传感器的金厲电极材料以选用温度系数低的铁镍合金为好，但较难加工也可釆用在陶瓷或石英上喷镀金或银的工艺，这样电极可以做得极薄，对减小边缘效应极为有利。
传感器内电极表面不便经常淸洗，应加以密封，用以防尘、防潮。
若在电极表面镀以极薄的惰性金属（如铑等)层，则可代替密封件而起保护作用，可防尘、防湿、防腐蚀，并且可以在高温下减少表面损耗，降低温度系数，但成本较高。
传感器内电极的支架除要有一定的机械强度外还要有稳定的性能。
因此选用温度系敷小和几何尺寸长期稳定性好，并具有髙的绝缘电阻、低的吸潮性和高的表面电阻的材料作为支架。
例如，可以采用石英、云母、入造宝石及各种陶瓷，虽然它们较难加工，但性能远高于塑料、有机玻璃等材料。
在温度不太高的环境下，聚四氟乙烯具有良好的绝缘性能，选用时也可予以考虑。
尽量采用空气或云母等介电常数的温度系数近似为零的电介质作为电容传感器的电介质。
若用某些液体如硅油、煤油等作为电介质，当环境温度、湿度变化时，它们的介电常数随之改变，产生误^这种误差虽可用后接的电子电路加以补偿(如采用与测量电桥相并联补偿电桥)，但不易完全消除。
消除寄生电容的方法
消除寄生电容的方法寄生电容是在电路中常见的一种电容，它会对电路的性能和稳定性产生不利影响，所以在电路设计与实施过程中需要采取相应的方法来消除或减小它的影响。
首先，要了解什么是寄生电容。
寄生电容指的是在电路中存在的一种非预期的电容，它是由于电路元器件之间的绝缘介质、电线之间的电容耦合等因素导致的。
寄生电容会产生不良的电流和信号传输效果，降低电路的工作效率和信号质量。
为了消除或减小寄生电容的影响，可以采取以下方法：1. 尽量缩短电路路径长度：寄生电容是由于电线之间的电容耦合导致的，因此缩短电路路径长度可以减小电容的大小。
在设计电路时，应尽量将电路布线紧凑，减少电线之间的距离，尤其是高频电路中更要注意。
2. 使用屏蔽或隔离材料：在电路布局中，可以使用屏蔽或隔离材料来隔离不同信号之间的干扰，减少电容耦合的产生。
例如，可以使用金属壳体对电路进行屏蔽，或使用绝缘材料将电路分隔开来。
3. 优化地线设计：地线是电路中最常见的导线，也是最容易受到寄生电容影响的部分。
为了消除或减小寄生电容，可以采用良好的地线设计方法，例如使用大面积的地线铺设、采用多层地线等，以提高地线的导电性能和减小电容耦合效应。
4. 使用绝缘层或堵塞介质：在电路设计中，可以使用绝缘层将电路元器件隔离开，从而减少元器件之间的电容耦合。
另外，也可以使用堵塞介质来填充元器件之间的空隙，阻止电容耦合的产生。
5. 选择合适的元器件和连接方式：在电路设计中，可以选择具有低电容特性的元器件，并采用适当的连接方式来减小寄生电容的影响。
例如，可以选择具有低电容值的电容器，或使用差分信号传输来减小电容耦合效应。
总之，消除寄生电容的方法并不是一成不变的，它需要根据具体的电路设计和应用需求来选择合适的方法。
在实际应用中，工程师需要结合具体的电路参数和特点来分析、优化电路，从而消除或减小寄生电容的影响，以保证电路的性能和稳定性。
希望本文所介绍的方法能够给电路设计者提供一些指导和参考，以便更好地应对寄生电容的问题。
电容传感器寄生电容干扰的产生原因及消除方法
电容传感器寄生电容干扰的产生原因及消除方法
王爱玲;房亚民
【期刊名称】《华北科技学院学报》
【年(卷),期】2005(2)1
【摘要】分析了电容传感器寄生电容存在的主要原因,以及消除寄生电容干扰的几种方法:主要采用驱动电缆技术、运算放大器驱动技术、整体屏蔽技术、集成组合技术来减小寄生电容,以提高传感器的性能.
【总页数】3页(P93-95)
【作者】王爱玲;房亚民
【作者单位】济宁职业技术学院,机电工程系,山东,济宁,272037;济宁职业技术学院,机电工程系,山东,济宁,272037
【正文语种】中文
【中图分类】TP212.9
【相关文献】
1.MEMS微流量检测中寄生电容干扰的抑制方法 [J], 李丽伟;朱荣;周兆英;任建兴
2.寄生电容对叠层片式陶瓷电感器的影响及提取消除方法研究 [J], 谭克研
3.消除电容传感器寄生电容干扰的几种方法 [J], 孟凡文;张玉香;胡连柱
4.变频电机启动干扰氧分析仪测量的起因及消除干扰方法探讨 [J], 兰亚志;曹皓;刘海涛;
5.火焰原子吸收光谱分析多元干扰体系中干扰效应的计算消除方法研究──Ⅰ.多元混合干扰效应的数学表达及算法 [J], 吴育良;俞斌;周天彤
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实际电容由于制造的工艺导致本身存在寄生电感和寄生电阻
DDS于寄生电感测量仪的应用0引言实际的电容元件存在着分布参数，其中对电容本身特性影响最大的是寄生电感，这些寄生电感与电容本身构成谐振回路，使电容在使用时有了一定的局限性，因此，能够测量出电容本身寄生电感的大小，可以在使用时更合理的选择电容元件。
由于寄生电感的电感量很小，多为nH级别，导致绝大部分LCR电桥无法测量电容本身的寄生电感。
为了准确的测量寄生电感，文中描述了一种利用自谐振原理的测量方法，结合DDS扫频技术可以快速完成寄生电感的测量，其测量方法简单精确，将能够满足大多数场合的应用。
1测量原理实际电容由于制造的工艺导致本身存在寄生电感和寄生电阻，其等效电路模型如图1所示。
图1实际电容等效电路模型其中C为实际电容本身的标称电容，L是其寄生电感，Rp是其并联等效电阻，Rs是其串联等效电阻。
寄生电阻会对经过电容的信号造成衰减，但不会影响电容本身的频率特性。
寄生电感会与电容构成串联谐振回路，会使实际的电容在某个频率上发生谐振，这种现象称为电容的自谐振。
实际电容的阻抗和频率特性曲线如图2所示。
图2实际电容频率特性曲线图2中的f0是电容与其寄生电感构成的谐振回路的谐振频率，称之为自谐振频率，实线部分为实际的电容频率特性曲线，虚线为理想无寄生电感的电容特性曲线。
可见，在低于自谐振频率时，电容呈现容性，阻抗随频率增高而减小；然而当频率超过自谐振频率时，电容表现出阻抗随频率增高而上升的趋势，这恰好是电感的特性。
该曲线表明实际的电容仅能工作于自谐振频率以下，高于自谐振频率时，电容则表现为感性，无法再继续作为电容使用了。
可见，准确的测得电容的自谐振频率，求出其寄生电感，对于电容的正确使用有着非常重要的意义。
然而该电感往往非常小，通常为nH级别，一般的LCR电桥无法测量这种微小的电感。
因此就需要一种不同于电桥法的测量这种微小电感的方法。
由电感和电容构成的LC串联回路的谐振频率为：同时谐振发生时整个LC回路表现出的阻抗为纯阻性，即感抗和容抗之和为零。
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电容传感器寄生电容产生原因及消除方法
引言
电容式传感器具有结构简单，灵敏度高，温度稳定性好，适应性强，动态性能好等一系列优点，目前在检测技术中不仅广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的测量，还可用于液位、压力、成份含量等热工方面的测量中。
但由于电容式传感器的初始电容量很小，一般在皮法级，而连接传感器与电子线路的引电缆电容、电子线路的杂散电容以及传感器内极板与周围导体构成的电容等所形成的寄生电容却较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而且这些电容是随机变化的，使得仪器工作很不稳定，从而影响测量精度，甚至使传感器无法正常工作，所以必须设法消除寄生电容对电容传感器的影响。
以下对消除电容传感器寄生电容的几种方法进行分析。
增加初始电容值法
采用增加初始电容值的方法可以使寄生电容相对电容传感器的电容量减小。
由公式C0 =。