詹 争， 黄云志， 李 柯

(合肥工业大学 电气与自动化工程学院，安徽 合肥 230009)

平面电容传感器参数优化设计及实验*

詹 争， 黄云志， 李 柯

(合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥230009)

平面电容传感器的性能指标由结构参数决定，如何优化结构参数使传感器达到良好的性能是传感器设计的关键。基于三维有限元仿真模型，研究了感应面积一定的条件下，电极对数、电极宽度与间距比对传感器信号强度、灵敏度及穿透深度的影响。采用神经网络方法优化结构参数，在保证穿透深度的条件下，获得较好的信号强度。研制了不同结构参数的PCB型平面电容传感器，并将其用于介电材料检测，实验结果证明了传感器参数优化测量的有效性。

平面电容传感器； 传感器性能； 结构参数优化

0 引 言

平面电容传感器是基于电容边缘效应的传感器，其电极位于同一平面，具有单边穿透、信号强度可调以及层析成像等优点[1]，且测量时对样本无任何损伤，与X射线、超声等无损检测技术相比，其成本低，效率高，具有广阔的应用前景。

传感器的结构参数有电极宽度、电极间距、电极厚度、电极对数、电极长度、基板厚度和基板介电常数[2]。传感器的结构参数决定其性能，研究结构参数对传感器性能指标的影响，有助于优化平面电容传感器的设计，提高传感器性能。

本文基于有限元三维仿真，在传感器感应面积一定的条件下，分析传感器电极对数，电极宽度与间距对传感器性能的综合影响，并给出优化的方法，研制传感器用于介电材料的测量。……