Hossbach | 敲黑板！柔性电容式传感器的知识分享来喽！

近来，基于纺织品的压力传感器由于其广泛的适用性和良好的可延展性在可穿戴电子领域中引起了极大的兴趣。通过采用新型传感材料或结构可实现高灵敏度的电容型压力传感器的制备，但是这些新材料的微结构设计仍需要复杂的制造工艺来实现。因此，开发具有高度灵敏、多感测能力、低功耗以及完全集成的织物传感器阵列仍然是紧迫的挑战。那么今天小编就带你们来了解下柔性传感器中的电容式传感器：

1 电容式压力传感器及其优势

电容式压力传感器用弹性元件感受压力,并把弹性元件的位移量转换成电容量的变化,再输出反映压力变化的电信号。通常用改变间隙、截面积和电介质三种方式来改变电容量。在结构上有单端式和差动式两种。其中差动式比单端式总电容量的变化大一倍。给出电容式压力传感器的工作原理和主要技术性能。电容式压力传感器具有灵敏度高、响应快、抗冲击振动、结构简单等优点。

（1）温度稳定性好。电容式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）结构简单。电容式传感器结构简单，易于制造，易于确保高精度，并且可以做的很小以实现某些特殊测量：它们可以在高温、强壮的车辆和船舶以及强磁场等恶劣环境中工作，并能承受较大的温度变化，承受高压、高冲击过载等。

（3）动态响应良好。由于带有电极的板之间的静电引力很小，因此电容式传感器需要的能力很小，并且由于其运动部分可以做的非常小和薄，因此重量很轻。自然频率很高，动态响应时间短，且可以在几兆赫兹的频率下工作，适合动态测量。

（4）可实现平均效果的非接触式测量。使用非接触式测量时，电容式传感器具有求平均值的作用，可以减少工作表面粗糙度的影响在测量上。

2 电容式传感器及发展趋势

电容式传声器工作原理

电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测转物理量或机械量换为电容量变化的一种转换装置，实际上就是一个具有可变参数的电容器。在采用电容技术的应用中，电容式接近开关的灵敏度取决于目标物体的材料特性。金属、塑料或液态物体的材料特性将会影响感测范围，从而影响电容式传感器的输出探测点。

由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为电容极板间介质的介质常熟*两平行板所覆盖的面积/两平行板之间的距离。

电容式力传感器可以通过电压变化对外力变化作出响应。电容器通常由夹在两个导电板之间的介电层组成。电容传感器感应距离取决于εr。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。

用于计算电容的公式为：C=ε0εrA/d，其中ε0是真空介电常数，εr是电介质的相对介电常数，A是两个导电板有效重叠的面积，d是两个导电板之间的间距。挠性电容式力传感器的电极通常使用CNTs，Ag纳米线和导电离子材料。包括PDMS，SEBS和Ecoflex在内的低模量弹性材料非常适合用作介电层。可以通过微结构化电极或介电层来显着增强电容式传感器的传感能力。

发展趋势

与电阻式传感器相比，电容式传感器通常具有更高的灵敏度和更低的检测极限。然而，它们的较差的线性响应以及对寄生电容和边缘电容的敏感性在实际应用中可能成为挑战。电容压力传感器具有超低噪音、超低功率和温度稳定性，达到了新的性能水平，使现有的压阻技术不可能实现的用例成为可能。

电容式传感器的发展前景广阔，主要从几个方面就可以进行概括。首先就要视域新型的传感器的开发应用已经愈来愈明显，一些光导纤维的研发和超导材料的研发应用等，这些都给传感器的应用性能优化起到了促进作用，从而提高传感器的应用整体质量。在人工智能材料的应用过程中，就能充分发挥新型传感器的应用优势，提高传感器应用领域的整体工作效率。再者，传感器的发展前景广阔，还体现在集成化功能的传感器开发研究的步伐进一步的加快，这就说明传感器的使用功能会进一步的扩展，这对传感器的广泛应用就起到了促进作用。

3 应用

电容式压力传感器通常应用在：

制药行业

非织造布，纤维素，纺织品和织物的测量

印刷机械油墨料位监测

巧克力及糖果生产线上，用于检测模具中是否已填料

动车卫生间内座便器污水液位监测报警

灌装机上瓶盖检测及灌装到位检测

实验室自动化中液位检测

硅晶片到位检测（光伏行业）

4 品牌推荐-Hossbach（霍斯巴赫）

自然界总能找到办法-我们也一样！

Hossbach传感器技术公司基于在传感器和传感器系统的开发和应用方面超过45年的经验。专注于电容式和电感式传感器，用于生产，灌装和包装系统中的质量监控已有45年以上。除了提供标准解决方案外，还专注于解决单个问题和开发专用传感器解决方案。

1972年，工程师Erich Hossbach开发了首个棉线称重传感器系统，该系统以商品名“棉磅”在市场上迅速普及。

它取消了迄今为止在棉花包装重量计量中使用的“放射性”测量原理。

优势：

• 传感器的优点

• 测量材料的质量

• 检测物体，缺陷，结构

• 评估重量

• 独立于光线，颜色，透明度，对比度

• 测量材料和物体是否接触它们

• 检测物体，无论是在运输工具上还是封闭的

• 具有独特的评估电子设备

• 非常敏感和快速

• 输出开关量或模拟量信号

• 轻松连接外部控制单元

• 在HST检查中扮演传感器的角色，

• 控制和可视化系统

QMS 70-O-540

用于测量间歇性产品（例如生产线中的婴儿尿布）的 O形传感器

1、测量产品中的重量分布

2、确定系统网络中的产品重量

3、检测缺陷和材料波动

U型传感器QMS 70 U-20

U型传感器，用于监视超薄产品

1、控制贴纸

2、箔测量

3、抓绒测量

4、检测重叠

5、监控薄纸和涂料

6、100％控制

QMS 70-100R侧面测量传感器

圆形传感器，用于填充控制

1、容器中的液位控制（例如小瓶，安瓿瓶等）

2、监控容器中的填充过程

3、100％控制

MDS 70-40R水泡计数

• 智能，微控制器控制的传感器

• 金属敏感传感器，可确定金属层数

• “计数”金属层，例如片剂水泡或口香糖包装膜

• 产品出现故障时自动获知正确的换档次数，弹出信号

• 用于完全封闭的产品，例如包装的泡罩层

QMS 70 E-WDS E形传感器

E形传感器，用于测量大量无端产品

• 监测无端产品（如棉绒，羊毛，箔纸或纤维素）的基重

• 检测缺陷和材料波动

QMS 70-SAP

传感器在一侧进行测量以进行流量控制

• SAP质量流量的测量

• 粉末，颗粒和小球的测量

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