过去，在汽车里很少使用电容传感器，因为它们不好控制，难以读取数据，容易老化，并且依赖于温度。然而，其低廉的生产成本、简单的外形适应性及低功耗特性都是有利于其应用吸引人的属性。一种新的电容测量技术的兴起，使得车用电容传感器的数量急剧上升。

问题的提出：

宏观上说，电容传感器通常通过将电容转换成其它物理量，例如电压、时间或频率进行分析。微观上说，电容传感器应用于汽车已经很长时间了；微电子机械（MEMS）加速度传感器就是基于电容传感器原理。这些传感器通常用于检测电荷的转移。美国模拟器件公司（ADI）现已开发出一种新的检测电容的方法，它采用了改进的Σ-Δ模数转换器（ADC）的输入级检测未知的电容并将其转换成数字量。ADI公司称其为电容数字转换器或CDC。本文首先解释一下CDC转换方法。接着介绍几种可在汽车中使用的电容传感器的工作原理。最后，简要介绍一下交替转换方法。

电容数字转换器（CDC）：

为了直观描述CDC转换方法，我们必须先着重介绍一下Σ-Δ ADC的工作原理。图1示出了一个简化原理图。
 
图1：Σ-ΔADC原理图
为了清楚地了解Σ-ΔADC的工作原理，我们首先考察积分器的输入端，它必须对长时间积分保持为零。它对短时间的跳变应将其转化成斜坡。当参考支路的输出幅度变化到与输入支路的幅度相同时其积分平均值为零，接着用比较器的输出对它起作用。当将参考支路切换到后续电容时，比较器输出为逻辑“1”。电容充电后对积分器反相积分，以便对积分器施加负参考电压。因此当输入端施加高电压时会产生大量的逻辑“1”，同样频繁地施加正（负）参考电压。由后面的数字滤波器转换的由“1”组成的数据流生成数字量。标准的Σ-ΔADC将未知电压与已知电压进行比较，通常与两个已知的（通常是相等的）电容器进行比较。因此实际上比较的是电荷。如果两个电压都已知（在本例中使用的是相等的电压），那么可以用公式Q=C×U比较电容。另外，还必须对输入支路施加一个同步的电压信号，如图2所示的原理图。
 
图2：电容数字转换器
电容数字转换器有许多优点。由于它与Σ-ΔADC有密切的联系，所以可以采用和修改Σ-ΔADC具有的一些众所周知的特性。这些特性包括很高的噪声抑制能力、在极低频率下具有高分辨率、高精度低成本以及抗电磁干扰等外部影响的鲁棒性。Σ-ΔADC几乎毫无例外地具有类似的输入结构，以便对具体的测量任务采用各种不同的结构，例如特别低的电流输入、精度或较高的截止频率。进一步考察图2我们会发现更多的优点。在初始的测量值中寄生电容不起作用。寄生电容在节点A处趋近于0，具有零电位。在节点B处不为0，但是向它提供一个确定的低阻电位，因此该节点的寄生电容会充电到平均值而不会影响测量结果。从节点A到节点B之间的寄生电容总是与测量元件并联，并且总是作为失调电压出现。

AD7745是CDC，它提供24 bit分辨率和16 bit精度。它具有大约50 aF分辨率和2 fF （经过校准的）精度。参考电容具有严格规定的温度系数，因此可将其用作内置温度传感器既可用于提高测量精度，也可用作参考电容。

电容传感器：

以前的电容分析系统要求很高的测量电容，并且当触摸时具有大的电容量变化。这种对于具有足够大变化的要求对应传感器制造商常常产生问题，而对应小的电容传感器则不应存在问题。例如，典型的150 pF湿度传感器不仅昂贵许多（因为它们尺寸变大），而且更容易产生错误，而且长期稳定性也降低了。

电容器的容量根据其结构按照公式C = εoεrA/d计算，其中εo是真空中的介电常数，εr是介质中的介电常数，A是极板的有效面积，d是两个电极之间的距离。除了几个例外如压力传感器等，所有的电容传感器都使用平板表面或电介质的变化测量电容器的变化。大多数传感器可被归为两类：根据极板面积（几何尺寸）的变化（例如液位传感器或位移传感器）和根据εr的变化（例如接近传感器或湿度传感器）。

电介质传感器：

传统的电介质传感器的实例是采用对湿度敏感的聚合层作为介质的湿度传感器。随着湿度的增加，水分子堆积得越来越多，因此εr增大。测定液体（例如油或燃料）纯度的传感器实质上是由两个固定的平板构成的，液体本身构成电介质。所需液体的性质主要由经验决定（例如油或燃料中增加的水份含量）。温度在其中起着决定性作用，所以决定必须可靠。简单的接近传感器，它决定着
(本文转自电子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2011/0322/article_929.html)