电容式传感器等效电路

非理想等效电路

实际电容式传感器并非纯电容。当环境温度不高、湿度不大且供电电源频率合适时，可近似视为纯电容；一般情况下，其等效电路包含电感 L、电阻 R、电容 C、寄生电容 Cp 和漏电阻 Rg。其中 L 为引线电缆与传感器本身的电感，R 为引线、极板及金属支架电阻之和，C 为传感器本身的电容，Cp 为引线、测量电路及极板与外界形成的总寄生电容，Rg 为极间等效漏电阻（绝缘电阻），因介质非绝对绝缘，其值为有限数值。拓扑上，L 与 R 串联后，连接至由 C、Cp 和 Rg 组成的并联网络。

低频近似：并联等效

低频交流供电时，传感器电容的容抗 Zc=1/(jωC) 很大，电感 L 和电阻 R 的影响可忽略。此时等效电容 Ce=C+Cp，等效电阻 Re≈Rg，电路简化为 Ce 与 Re 的并联模型。式中 ω 为电源角频率，单位 rad/s；C、Cp 单位为 F；Rg 单位为 Ω。

高频近似：串联等效

高频下电容阻抗减小，L 和 R 的影响显著，漏电阻 Rg 可忽略。电路简化为 R2、L 与 C、Cp 并联后的电容串联，其中 R2 由传输线、极板及支架电阻组成，C 与 Cp 并联后的总电容记为 Ce=C+Cp。由于存在串联电阻 R2，该支路不是纯电容支路，其等效阻抗为 Z=jωL+1/(jω(C+Cp))+R2，不能写成纯容抗 1/(jωCe) 与 R2 相等的形式；若需用等效电容表示，应取复等效电容 Ceq=1/(jωZ)，该复数参数包含频率依赖和损耗信息，不能等同于单一实电容。电路谐振频率可达几十兆赫兹，电源频率须低于此值，以避免谐振导致测量失效。

适用范围

低频并联近似适用于容抗远大于串联 L、R 阻抗的情形；高频串联近似适用于容抗降低、L 与 R 不可忽略而漏电阻影响可忽略的情形。两种近似均以供电频率合适为前提。