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已知的电容传感器很少将极板置于同一平面，如图1。若被测物为绝缘体，此种并联多极板单一平面放置的，电容敏感元件之微小面积增量(ΔF=LΔx)上生成的电容值，按图中所示的电力线，用近似半圆弧形线代替(也可用近似椭圆形线代替)，近似有：
式中K0为实际情况对上述假设情况的一个修正，同时包含极板的并联对数(图中为三对)。由此可知：被测物的组成成分变化能引起总介电常数εx的变化，输出电容值Cx亦随之变化，间接测定物料某特定成分；若被测物是介于导体与绝缘体之间，Cx还要并联C+Rx(图2b)。其中C>>Cx是极板绝缘薄膜(如漆)两边面积之间的电容值，Rx为被测物在传感器极板之间的电阻：Rx=1/Sx，在此Sx是极板间电导，微小极板面积增量(ΔF=LΔx)上的电导ΔSx＝Δ(1/Rx)，亦可近似表为：
式中U（s）和I（s）为拉氏运算子电压与电流；Zx（s）为拉式运算子总阻抗；1/SC为运算子容抗，引入运算子阻抗Z，容抗1/SC与感抗SL之后，电路的微分方程变为代数方程，电路的分析类似于直流电路；只当电信号为稳定的正弦波(或余弦波)时，式中的S=jω为虚数，感抗与容抗才变为jωL与1/jωC；电压与电流才变为交流有效电压与有效电流，它类似于富里埃变换，所以图2b敏感输出可表示为电容性运算子阻抗Zx：
若被测物为良导体，Zx便为Cx1与Cx2串联值（图2c）。Cx1为传感器的左边极板与被测物间的绝缘漆与空气隙为中间介质的电容量；Cx2为右边的电容量。Cx1与Cx2随极板与被测物之间的耦合面积及空气隙的大小而变化。由上可知：Zx随被测物εx、Sx、微小空气隙δx、耦合面积Fx等变化而变化。若被测物厚度＜20～25mm，还与厚度有关。
图3a的Zx／fx变换输出：
图4为8031单片机对变电容传感器的检出信号进行数据处理与数字显示电路。传感器的脉冲频率信号(fx)无须A/D电路而直接送往8031的INTO与T0，由软件完成频率数字变换(fx/Dx)：8031的中断允许寄存器(IE)的D0位，为INTO中断允许位置EXO“1”(容许中断)；IE的D1为T0允许中断位ET0置“1”(允许中断)；定时/计数控制寄存器TCON的D0位，为INTO的控制位IT0置“1”(边沿触发)，使INTO接收fx的脉冲下降沿时触发申请中断，中断服务程序为软件计数，同时将TCON的D４＝TRO(为T0运行控制位)置“1”(启动T0计数)，使T0接收同一个输入脉冲下降沿时对输入脉冲fx计数，计数到规定的数值后产生溢出中断，由溢出中断来停止上述软件计数。从启动计数到停止计数所需时间Δt，为测量信号fx周期的（n－1）倍，n为T0计数值，由此可算出频数传换（fx/D）输出，这种不直接测定频率的方法，可快速高分辨率的完成（fx/D）转换，因Δt可随意选用均匀脉冲细分，使软件处理的模数转换可达8bit～32bit。
这种传感器可广泛应用于物体计数、产品质量监视及安全检测等。
平面电极放在金属罐头侧边，可对罐头计数；放在罐头上方，可检验罐头是否变质：因杀菌不彻底而发酵变质生成的气体，将罐头端平面突起，减小电容极板与导电金屬（罐头端平面）之间的间距（δ），使Cx增大，从而检出不合格品。但实际应用时,为了安全，往往使间距δ较大，因空气的ε很小，使小的Δδ变化对Cx影响不太大。解决的办法是在间隙内放置固定湿度（如用极少水蒸气喷射）的几层软布，提高间隙总的介电常数εx，使δ较大时仍有好的灵敏度。笔者研制的平面电容传感器试验表明：放4层湿度稍大的布后，δ从7.5mm减小到3mm时，指针偏转达满刻度的80%以上，δ越小灵敏度越高。若把极板放在高速旋转（如蒸汽透平）轴端部，可测出转轴微小轴向位移；门窗框架上嵌装电容极板，门窗移动打开时便可发出报警信号；若被测物是受力弹性变形的金属板，输出则为测力或称重；它亦可作为红外线与加速度传感器中的敏感元件之一。
一般固态物质的介电常数（εx）多在几与十几数量级，而水是电偶极分子，εx高达80，所以固态物中含水越多，总的εx越大。所以此种传感器可在固态单一侧平面上机械接触而粗略地测定含水量。例如：测定堆放一定高度的布、纸、棉花、烟叶、小颗粒粮食、洗衣粉等的含水量。而且极板与这些固态物之间还可以用厚度均匀的塑料布隔开。例如在外侧测定袋装洗衣粉水分含量是否超标。装有此平面极板的地方，含水的人或动物接近或触摸时能发出报警，等等。
（作者单位：鸡西矿业集团平岗煤矿）
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
式中K0为实际情况对上述假设情况的一个修正，同时包含极板的并联对数(图中为三对)。由此可知：被测物的组成成分变化能引起总介电常数εx的变化，输出电容值Cx亦随之变化，间接测定物料某特定成分；若被测物是介于导体与绝缘体之间，Cx还要并联C+Rx(图2b)。其中C>>Cx是极板绝缘薄膜(如漆)两边面积之间的电容值，Rx为被测物在传感器极板之间的电阻：Rx=1/Sx，在此Sx是极板间电导，微小极板面积增量(ΔF=LΔx)上的电导ΔSx＝Δ(1/Rx)，亦可近似表为：
式中U（s）和I（s）为拉氏运算子电压与电流；Zx（s）为拉式运算子总阻抗；1/SC为运算子容抗，引入运算子阻抗Z，容抗1/SC与感抗SL之后，电路的微分方程变为代数方程，电路的分析类似于直流电路；只当电信号为稳定的正弦波(或余弦波)时，式中的S=jω为虚数，感抗与容抗才变为jωL与1/jωC；电压与电流才变为交流有效电压与有效电流，它类似于富里埃变换，所以图2b敏感输出可表示为电容性运算子阻抗Zx：
若被测物为良导体，Zx便为Cx1与Cx2串联值（图2c）。Cx1为传感器的左边极板与被测物间的绝缘漆与空气隙为中间介质的电容量；Cx2为右边的电容量。Cx1与Cx2随极板与被测物之间的耦合面积及空气隙的大小而变化。由上可知：Zx随被测物εx、Sx、微小空气隙δx、耦合面积Fx等变化而变化。若被测物厚度＜20～25mm，还与厚度有关。
图3a的Zx／fx变换输出：
图4为8031单片机对变电容传感器的检出信号进行数据处理与数字显示电路。传感器的脉冲频率信号(fx)无须A/D电路而直接送往8031的INTO与T0，由软件完成频率数字变换(fx/Dx)：8031的中断允许寄存器(IE)的D0位，为INTO中断允许位置EXO“1”(容许中断)；IE的D1为T0允许中断位ET0置“1”(允许中断)；定时/计数控制寄存器TCON的D0位，为INTO的控制位IT0置“1”(边沿触发)，使INTO接收fx的脉冲下降沿时触发申请中断，中断服务程序为软件计数，同时将TCON的D４＝TRO(为T0运行控制位)置“1”(启动T0计数)，使T0接收同一个输入脉冲下降沿时对输入脉冲fx计数，计数到规定的数值后产生溢出中断，由溢出中断来停止上述软件计数。从启动计数到停止计数所需时间Δt，为测量信号fx周期的（n－1）倍，n为T0计数值，由此可算出频数传换（fx/D）输出，这种不直接测定频率的方法，可快速高分辨率的完成（fx/D）转换，因Δt可随意选用均匀脉冲细分，使软件处理的模数转换可达8bit～32bit。
这种传感器可广泛应用于物体计数、产品质量监视及安全检测等。
平面电极放在金属罐头侧边，可对罐头计数；放在罐头上方，可检验罐头是否变质：因杀菌不彻底而发酵变质生成的气体，将罐头端平面突起，减小电容极板与导电金屬（罐头端平面）之间的间距（δ），使Cx增大，从而检出不合格品。但实际应用时,为了安全，往往使间距δ较大，因空气的ε很小，使小的Δδ变化对Cx影响不太大。解决的办法是在间隙内放置固定湿度（如用极少水蒸气喷射）的几层软布，提高间隙总的介电常数εx，使δ较大时仍有好的灵敏度。笔者研制的平面电容传感器试验表明：放4层湿度稍大的布后，δ从7.5mm减小到3mm时，指针偏转达满刻度的80%以上，δ越小灵敏度越高。若把极板放在高速旋转（如蒸汽透平）轴端部，可测出转轴微小轴向位移；门窗框架上嵌装电容极板，门窗移动打开时便可发出报警信号；若被测物是受力弹性变形的金属板，输出则为测力或称重；它亦可作为红外线与加速度传感器中的敏感元件之一。
一般固态物质的介电常数（εx）多在几与十几数量级，而水是电偶极分子，εx高达80，所以固态物中含水越多，总的εx越大。所以此种传感器可在固态单一侧平面上机械接触而粗略地测定含水量。例如：测定堆放一定高度的布、纸、棉花、烟叶、小颗粒粮食、洗衣粉等的含水量。而且极板与这些固态物之间还可以用厚度均匀的塑料布隔开。例如在外侧测定袋装洗衣粉水分含量是否超标。装有此平面极板的地方，含水的人或动物接近或触摸时能发出报警，等等。
（作者单位：鸡西矿业集团平岗煤矿）
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