1. 电容式传感器分类特点工作原理
电容式传感器的特点
1、优点
（1）温度稳定性好。电容传感器的电容值通常与电极材料无关，这有利于选择具有低温系统的材料，并且由于它产生的热量很少，因此对稳定性的影响很小。
2、缺点
（1）高输出阻抗，较差的负载能力·电容传感器的容量受通用几何尺寸的影响限制通常只有几pF到几百pF，这使得传感器的输出阻抗非常高，尤其是在使用音频范围的交流电源时，输出阻抗高达1061082因此，传感器的负载能力非常差，并且容易受到外部干扰的影响并产生不稳定。在严重的情况下，它甚至无法工作。必须采取屏蔽措施，给设计和使用带来极大的不便。大阻抗还要求传感器绝缘部分的电阻值极高（超过几十个MQ），否则绝缘部分将用作旁路电阻并影响仪器的性能（例如降低灵敏度）。
2. 电容式传感器三种类型的工作原理及特性
根据传感器的工作原理可把电容式传感器分为变极距型、变面积型和变介质型三种类型。
根据传感器的结构可把电容式传感器分为三种类型的结构形式。它们又可按位移的形式分为线位移和角位移两种，每一种又依据传感器极板形状分成平(圆形)板形和圆柱(圆筒)形，虽然还有球面形和锯齿形等其他形状，但一般很少用。其中差动式一般优于单组(单边)式传感器，它具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性高等特点。
3. 电容式传感器分类特点工作原理图
一、光学传感器。主要是利用光的折摄和反射原理，将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。
二、电容传感器。其原理是将电容感整合于一块芯片中，当指纹按压芯片表面时，内部电容感测器会根据指纹波峰与波谷而产生的电荷差，从而形成指纹影像。
三、射频/超声波传感器。原理与探测海底物质的的声纳类似，是靠特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态的。
四、力学/热学传感器，力的传导需要一个比较硬的传导载体，但是如果载体比较硬，那么指纹这么微小的距离差异，形成的图像必然是模糊一片；热敏sensor也曾经被开发过，但是热敏传感器受外界温度、两次按压时间间隔影像太大，无法达到消费级电子的要求。
4. 电容式传感器的工作原理和分类
电容式传感器工作原理：
电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计，电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的，电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成，在两筒之间充以介电常数为e的电解质时，两圆筒间的电容量为C=2∏eL/lnD/d，式中L为两筒相互重合部分的长度；D为外筒电极的直径；d为内筒电极的直径；e为中间介质的电介常数。在实际测量中D、d、e是基本不变的，故测得C即可知道液位的高低，这也是电容式传感器具有使用方便，结构简单和灵敏度高，价格便宜等特点的原因之一。
5. 什么是电容式传感器? 分哪几类? 简述其工作原理
1.变极匝型电容式传感器
变极距型电容式传感器用一个固定极扳和一个可动极板构成：可动极板由被测金属平面充当。当电容式传感器极板间距因被测量变化而变化时.电容变化量为极距是时的初始电容量。
2.变面积(s)型电容式传感器
变四积型电容式传感器中.平板形结构对圾距变化特别敏感，测量精度受到影响，而圆柱形结构受权板径向变化的影响很小v成为实际应用中*常来只结构.其干线位移单组式的电容量在忽略边缘效应时为电容传感器的电容变化与线位移成正比。
3.变介电常数(e)型电容式传感器
变介电常数(c)型电容式传感器大多用来测量电介质的厚度、液位、还可根据极间介质
的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量介质材料的温度、湿度等。若忽略边缘故应，表5—l中单组式平板形线位移传感器的电容量与介质线位移的关系为固定极板的长度和宽度及被测物进入两极板间的长度。
6. 电容式传感器的基本原理
电容式传感器是将被测量（如尺寸、压力等）的变化转换成电容量变化的一种传感器。
9.4.1 工作原理及类型
由物理学可知，在忽略边缘效应的情况下，平板电容器的电容量为 （F） 式中
—真空的介电常数， =8.854×10-12F/m；
ε—极板间介质的相对介电系数，在空气中，ε=1；
S—极板的遮盖面积（m2）；
δ—两平行极板间的距离（m)。
上式表明，当被测量δ、S或ε发生变化时，会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化，再通过配套的测量电路，将电容的变化转换为电信号输出。根据电容器参数变化的特性，电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三种，其中极距变化型和面积变化型应用较广。
1. 极距变化型电容式传感器
极距变化型电容式传感器
灵敏度K与极距平方成反比，极距愈小，灵敏度愈高。一般通过减小初始极距来提高灵敏度。由于电容量C与极距δ呈非线性关系，故这将引起非线性误差。为了减小这一误差，通常规定测量范围 。一般取极距变化范围为。此时，传感器的灵敏度近似为常数。实际应用中，为了提高传感器的灵敏度、增大线性工作范围和克服外界条件（如电源电压、环境温度等）的变化对测量精度的影响，常常采用差动型电容式传感器。
7. 电容式传感器的工作原理与分类
电容式传感器将被测物理量（如压力、位移、加速度等）转换成电量参数——电容，其测量电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。因此，常用的测量电路主要有桥式电路、调频电路、脉冲宽度调制电路、运算放大器电路、二极管双T形交流电桥电路和环行二极管充放电路等。
8. 电容式传感器有哪些类型?各自的工作原理是什么?
电容式传感器是一种把被测的机械量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。电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。极距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化。面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。
电容式传感器的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的，电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成，在两筒之间充以介电常数为e的电解质时，两圆筒间的电容量为C=2∏eL/lnD/d，式中L为两筒相互重合部分的长度;D为外筒电极的直径;d为内筒电极的直径;e为中间介质的电介常数。在实际测量中D、d、e是基本不变的，所以电容式传感器具有使用方便，结构简单和灵敏度高等特点。
9. 电容式传感器的原理及分类
由物理学知，一些离子型晶体的电介质(如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等)不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。即：在这些电介质的一定方向上施加机械力而产生变形时，就会引起它内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面(极化面)上出现符号相反的束缚电荷，且其电位移d(在mks单位制中即电荷密度σ)与外应力张量t成正比;当外力消失，又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。
压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应，目前广泛使用的压电材料有石英和钛酸钡等，当这些晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷，这种现象称为“压电效应”。
压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。
现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、pzt、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。
压力变送器
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。
压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广泛。
