电容式传感器所具有的高灵敏度、高精度等独特的特点是与其正确设计、正确选材以及精细的加工工艺分不开的。在设计传感器的过程中,在所要求的量程、温度和压力范围内,应尽量使它具有低成本、高精度、高分辨力、稳定可靠和好的频率响应等,但一般不易达到理想程度,因此经常采用折中方案。对于电容式传感器,为了发扬它的特点克服不足,设计时可以从下面几个方面予以考虑。

减小环境温度、湿度等变化所产生的误差,以保证绝缘材料的绝缘性能。温度变化使传感器内各零件的几何尺寸和相互位置及某些介质的介电常数发生改变,从而改变电容式传感器的电容量,产生温度误差。湿度也影响某些介质的介电常数和绝缘电阻值。因此必须从选材、结构、加工工艺等方面来减小温度等误差和保证绝缘材料具有高的绝缘性能

电容式传感器的金属电极的材料以选用温度系统低的铁镍合金为好,但较难加工。也可采用在陶瓷或石英上喷镀合金或银的工艺,这样电极可以做得很薄,对减小边缘效应极为有利。

传感器内电极表面不便经常清洗,应加以密封,用以防尘、防潮。若在电极表面镀上极薄的惰性金属(如铑等)层,则可代替密封件而起保护作用,可防尘、防温、防湿、防腐蚀,并且在高温下可减少表面损耗,降低温度系数,但成本较高。

传感器内,电极的支架除要有-定的机械强度外还要有稳定的性能。因此选用温度系数小和几何尺寸,稳定性好,并具有高的绝缘电阻、低的吸潮性和高的表面电阻的材料作支架。例如,可以采用石英、云母、人选宝石及各种陶瓷。虽然它们较难加工但性能远高于塑料、有机玻璃等材料。在温度不太高的环境下,聚四氟乙烯具有良好的绝缘性能,选用时也可以予以考虑。

尽量采用空气或云母等介电常数的温度系数近似为零的电介质(也不受湿度变化的影响)作为电容式传感器的电介质,若用某些液体如硅油、煤油等作为电介质,当环境温度、湿度变化时,它们的介电常数随之改变,产生误差。这种误差虽可用后接的电子线路加以补偿,但不易完全消除。

在可能的情况下,传感器内尽量采用差分对称结构,这样可以通过某些类型的电子线路(如电桥)来减小温度等误差。

选用50kHz至几兆赫作为电容式传感器的电源频率,可以降低对传感器绝缘部分的绝缘要求。

传感器内所有的零件应先进行清洗、烘干后再装配。传感器要密封以防止水分浸人内部而引起电容值变化和绝缘变坏。传感器壳件刚性要好,以免安装时变形。