电容式传感器具有以下优点：温度稳定性好；结构简单，适应性强；动态响应好；可以实现非接触测量，具有平均效应。其缺点：输出阻抗高，负载能力差；寄生电容影响大，输出特性非线性。
利用电容器原理制成的压力传感器为差分式电容压力传感器。它由两个相同的可变电容组成。在被测压力的作用下，一个电容的电容增大而另一个电容的电容减小。差分式电容传感器比单极式的电容传感器灵敏度高、线性好。但差分式测压传感器加工较困难，不易实现对被测气体或液体的密封，因此这种结构的传感器不宜于工作在含腐蚀性或其他杂质的流体中。 2.4压电式传感器
压电式传感器是一种有源的双向机电传感器。它的工作原理是基于压电材料的压电效应。石英晶体的压电效应早在1680年即已发现，1948年制造出第一个石英传感器。在石英晶体的压电效应发现之后，一些列的单晶、多晶陶瓷材料和近年发展起来的有极高分子聚合材料，也都具有相当强的压电效应。压电效应自发现以来，在电子、超声、通信、引爆等许多技术领域均得到广泛的应用。压电式传感器具有使用频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠、质量轻、测量范围广等许多优点。因此在压力冲击和振动等动态参数测试中，是主要的传感器品种。
是指某些晶体或多晶陶瓷，当沿着一定方向受到外力作用时，内部就产生极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当去掉外力后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也相应改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。上述现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。
压电式传感器大都是利用压电材料的正压电效应制成的。
压电元件直接称为力-电转换元件的关键是选取合适的压电材料、变形方式、机械上串联或并联的晶片数、晶片的几何尺寸和合理的传力结构。显然，压电元件的变形方式以利用纵向压电效应的厚度变形最方便。而压电材料的选择则决定于所测力的量位的大小，对测量误差提出的要求，工作环境温度等各种因素。晶片数目通常是使用机械串联而电气并联的两片。因为机械上串联的晶片数目增加会导致传感器抗侧向干扰能力的降低，而机械上并联的片数增加会导致对传感器加工精度的过高要求，同时给安装带来困难。
3 温度传感器
测量温度的传感器为热电式传感器。热电式传感器是将温度变化转换为电量变化的装置，它利用敏感原件的电磁参数随温度变化的特性来达到测量目的。通常把被测温度变换为敏感原件的电阻变化、电势的变化，再经过相应的测量电路输出电压或电流，然后由这些参数的变化来检测对象的温度变化。
在温度测量中，经常用到的敏感原件有热电阻、热电偶和热敏电阻。 3.1热电阻
大多数金属导体的电阻率随温度升高而增大，具有正的温度系数，这就是热电阻测温的基础原理。在工业上广泛应用的热电阻温度计一般用来测量-200℃～500℃范围的温度。
虽然大多数金属的电阻值随温度随温度变化而变化，然而并不是所有的金属都能作为测量温度的热电阻。作为测温电阻的金属材料应具有如下性质：电阻温度系数大，电阻率要大，热容量小；在整个测温范围内油腻感具有稳定的物理和化学性质；电阻与温度的关系最好近似于线性，或为平滑的曲线；并要求容易加工，复制性好，价格便宜。但是，同时符合上述要求的热电阻材料实际上是有困难的。目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，并且已制作成标准测温热电阻。同时，也有用镍、铁、铟等材料制成的测温热电阻。
（1）铂电阻
铂电阻的特点是精度高，稳定性好，性能可靠。铂在氧化性气氛中，甚至在高温下的物理化学性质都非常稳定。因此铂被公认为是目前制造热电阻的最好材料。铂电阻主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外，还被广泛地应用于温度的基准、标准的传递。铂电阻温度计是目前测温复现性最好的一种，它的长时间稳定的复现性可达10?4K，优于其他所有温度计。
铂电阻的阻值温度之间的关系，在0～850℃的范围内可用下式表示
Rt?R0(1?At?Bt) （2-19）
在-200～0℃范围内则用下式表示，
2Rt?R01?At?Bt?C(t?100) （2-20）
?23?
式中 Rt—温度为t℃时铂电阻的阻值； R0—温度为0℃时铂电阻的阻值； A、B、C—常数
由式2-19、2-10可知，铂电阻电阻值与t及R0有关，当R0值不同时，即使在同样的温度下，Rt值也不同。因此作为测量用热电阻必须规定R0值。根据国家从1988年开始采用的IEC标准，工业用标准铂电阻R0有100?和50?两种，并将阻值Rt与温度t的对应关系制成表格，成文铂电阻分度表，分度号分别为Pt100和Pt50。
（2）铜电阻
铂是贵金属，价格昂贵，因此在测温范围较小（-50～150℃）的情况下，可采用铜制成的测温电阻，称铜电阻。铜在上述温度范围内有很好的稳定性，温度系数比较大，电阻值与温度之间接近线性关系。而且材料容易提纯，价格便宜。不足之处是测量精度较铂电阻稍低、电阻率小。
在-50～+150℃范围内，铜电阻的阻值与温度之间的关系为
Rt?R0(1?At?Bt?Ct) （2-21）
式中 Rt—温度为t℃时铂电阻的阻值； R0—温度为0℃时铂电阻的阻值； A、B、C—常数
按照国家标准，铜电阻的R0值有100?和50?两种，分度号分别为Cu100和Cu50。 （3）铁电阻和镍电阻
铁和镍这两种金属的电阻温度系数较高，电阻率较大，故可制成体积小、灵敏度高的电阻温度计，其缺点是容易氧化，化学稳定性差，不易提纯，复制性差，而且电阻值与温度的线性关系差，目前应用不多。 3.2热敏电阻
热敏电阻是用一种半导体材料制成的敏感元件，其特点是电阻随温度变化而显著变化，能直接将温度的变化转化为能量的变化。制造热敏电阻的材料很多，如锰、铜、镍、钴和钛等氧化物，它们按照一定的比例混合后压制成型，然后在高温下焙烧而成。热敏电阻具有灵敏度高、体积小、较稳定、制作简单、寿命长、易于维护、动态特性好等优
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点，因此得到较为广泛的应用，尤其是应用于远距离测量和控制中。
电阻与温度之间的关系是热敏电阻的最基本特性，这一关系充分反映了热敏电阻的性质，当温度不超过规定值时，保持着本身的特性，超过时特性被破坏。在工作温度范围，应在微小工作电流条件下，使之不存在自身加热现象。电阻与温度之间的关系可用下面的公式来表示
R?A?eBT (2-22)
式中 A—与热敏电阻尺寸形状以及它的半导体物理性能有关的常数； B—与半导体物理性能有关的常数； T—热敏电阻的绝对温度。
若已知两个电阻值R1和R2，以及相应的温度值T1和T2，便可求出A、B两个常数。
B?T1T2T2?T1lnR1R2 (2-23) (2-24)
A?R1?e??BT1?将式2-23代入2-24，可得到以电阻R1作为一个参数的温度特性表达式
R?R1?e?BT?BT1? (2-25)
这样，如果电阻R1和R2已知的话，那么温度特性就可以是给定的。通常取20℃时的热敏电阻的阻值为R1，记作R20，并称它为标称电阻值，式2-25可改写为
R?R20?e其电阻-温度特性曲线如下图所示
?1T?1298?B (2-26)
图2-5
电阻温度系数?T可由式2-25求得
?T?1R?dRdT??BT2 (2-27)
由上式可知，热敏电阻的温度系数也与温度有关。而且对于大多数热敏电阻，它的温度系数均为负值。控制材料成分，也可以制成具有正的温度系数的热敏电阻。正温度系数热敏电阻的电阻温度特性可用下面公式计算：
R?R1?eB?T?T1? (2-28)
式中 R1和R2—温度分别为T、T1时的电阻值；
B—正温度系数，热敏电阻与半导体物理性能有关的常数。
热敏电阻的电阻-温度特性呈指数关系，而测量和控制总是希望输出与输入成线性关系。热敏电阻输出特性线性化的方法很多，最简单的方法是用温度系数很小的电阻与热敏电阻串联或并联，可以使等效电阻与温度的关系在一定的温度范围内是线性的。
利用热敏电阻对温度变化的高度敏感性能，可以制成测量点温、反应迅速的点温计。点温计不仅可以用来测量一般的气体、液体或固体的温度，而且还适宜于测量微笑物体或物体局部的温度。例如，可以用来测量运行中电机轴承的温度、晶体管外管的温升、植物叶片温度以及人体内血月的温度等。 3.3热电偶
在温度测量中有许多方法，但是利用热电偶作为敏感元件应用最为广泛，其主要优