电容式转速传感器

定义与用途

电容式转速传感器是一种把旋转齿轮的齿数信息转换为电脉冲频率、再由频率求转速的变极距式电容传感器。它由转动齿轮、固定电极（定极）和测量电路（含频率计）组成，输出的是与转速成正比的脉冲频率，而不是模拟电压幅值。

结构与变量距原理

齿轮与固定电极之间构成一个电容，齿轮的齿顶和齿底到电极的距离不同。齿轮旋转时，电极正对的部位在齿顶与齿底之间交替，极距 d 发生周期性变化。对平行板电容
$C=\frac{\epsilon S}{d}$
其中 ε 为极间介质的介电常数（F/m），S 为极板有效正对面积（m²），d 为极距（m），C 为电容（F）。在 ε、S 基本不变时，d 减小则 C 增大，d 增大则 C 减小，因此电容量随齿轮转动发生周期性变化。

从电容变化到脉冲频率

电容的周期性变化经测量电路转换为电信号，每经过一个齿（齿顶或齿底）产生一个脉冲。频率计显示的是脉冲频率 f（Hz），即单位时间内产生的脉冲个数。

转速计算

设齿轮齿数为 z，齿轮每转一周，各齿依次经过电极，产生 z 个脉冲。若频率计读数为 f（Hz，即每秒脉冲数），则每秒转数为 f/z，换算为每分钟转数：
$n=\frac{60f}{z}$
其中 n 为转速（r/min），f 为脉冲频率（Hz），z 为齿轮齿数（无量纲）。

条件与适用范围

该式成立的条件是：齿轮每转一周产生 z 个脉冲，即每个齿对应一个脉冲，且测量电路对每个齿的电容变化都能可靠地形成一个脉冲。齿数 z 必须已知且固定；频率计读数应稳定对应脉冲频率。转速上限受脉冲形成电路与频率计响应速度限制，转速过低时脉冲间隔过大也会影响读数，具体界限取决于电路，不由公式本身给出。

技术关系

该传感器属于变极距式电容传感器的典型应用，与电涡流式、霍尔式、光电式转速传感器同属“旋转部件周期性特征→脉冲频率→转速”的测量思路，区别在于所检测的物理量不同：电容式检测的是极距变化引起的电容变化。