Functionality and technology of capacitive sensors

电容式传感器的工作原理与开放式电容器基本相同。测量电极与接地电极之间形成一个电场，如果介电常数εr大于空气介电常数的物质进入电场，那么电场的电容会增加，具体取决于该物质的εr。

传感器中的电子模块可测量出这一电容增加，所产生的信号在后续信号处理期间进行调节，并在对应幅值处触发输出开关动作。

这些传感器的感应面可以齐平安装在材料内。由于这些传感器的测量区域从测量点延伸到集成的接地电极，因此测量区域有限。这些传感器特别适合检测油、玻璃、木材、塑料等非导电材料，但也适合检测导电材料。为了避免传感器意外开关或者表面产生湿气，传感器上集成了补偿电极，以抑制有害物体的影响。

一般来说，这些传感器不能齐平安装。由于没有接地电极，所以被测物体起到接地电极的功能。不带接地电极的传感器对于污染和冷凝液不敏感，因此特别适合物位检测应用。为了获得较大的感应距离，被测介质必须导电并且良好接地。

电容式传感器可检测介电常数εr>1的导电和非导电介质。物质的介电常数εr（亦称相对电容率或感应电容）说明了当该物质进入测量区域时，电通量密度增大的倍数。

导电介质的电导率通常大于20 µS/cm。所有传感器类型，不论是否带有接地电极，都能够轻松检测。感应距离不受导电介质的介电常数的影响。物体的大小及其接地影响感应距离。

导电介质包括：

非导电介质的电导率通常小于20 µS/cm。一般而言，对于非导电介质，推荐采用带接地电极的传感器。当非导电物体进入传感器的电场时，电场根据被测物体的介电常数和大小而增大，测量区域增大。εr越小，介质检测越困难。例如，对于εr = 3的塑料，实际感应距离（Sr）等于额定感应距离（Sn）的大约50%。

电容式传感器的功能与技术