電容式壓力傳感器結(jié)構(gòu)與原理

1、傳感器應(yīng)用技術(shù)課程Structure and Principle of Capacitive Pressure Sensor電容式壓力傳感器結(jié)構(gòu)與原理課程組: 梁長(zhǎng)垠、宋榮、蘇全、韓君、張勝宇、賈方亮、梁召峰Sensors application technology課程內(nèi)容 Course Contents課程內(nèi)容 Course Contents1. 1. 基礎(chǔ)知識(shí)電容式傳感器電容式傳感器是以各種類型的電容器作為傳感元件，將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化；它的敏感部分就是具有可變參數(shù)的電容器。1. 1. 基礎(chǔ)知識(shí)電容式傳感器的種類 d、s、 三個(gè)參數(shù)中任一個(gè)的變化都將引起電容量變化，并可用

2、于測(cè)量。因此電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質(zhì)變化型三類。極距變化型面積變化型介質(zhì)變化型Cds=課程內(nèi)容 Course Contents2. 2. 基本特性電容式傳感器特點(diǎn)u 溫度穩(wěn)定性好，一般與電極材料無(wú)關(guān)，僅取決于電極的幾何尺寸，且空氣 等介質(zhì)損耗很小。u 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，易于制造。u 靜電引力小：u 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、響應(yīng)時(shí)間短，固有頻率很高，能在幾MHz的頻率下工作。u 可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有平均效應(yīng)。u 輸出阻抗高，負(fù)載能力差。u 寄生電容影響大，降低了傳感器的靈敏度。u 輸出特性非線性課程內(nèi)容 Course Contents電容式壓力傳感器的工作原理 電容式壓力傳感器，

3、是一種可以利用電容敏感的原件把被測(cè)量的壓力轉(zhuǎn)換成為跟它有一定的關(guān)系的電信號(hào)輸出的精密測(cè)量?jī)x器。它通常是使用鍍金屬薄膜或者是圓形金屬薄膜來(lái)做電容器的其中一個(gè)電極。在薄膜受到壓力時(shí)，會(huì)發(fā)生變形，此時(shí)薄膜跟固定的電極間所產(chǎn)生的電容量就會(huì)發(fā)生改變。測(cè)量電路就可以輸出跟電壓形成一定的關(guān)系的電信號(hào)。 電容式壓力傳感器是極距變化型的電容式傳感器，有差動(dòng)電容式和單電容式之分。3. 3. 工作原理單電容式壓力傳感器的工作原理 它是由固定的電極和圓形的薄膜組成的。當(dāng)受到壓力作用的時(shí)候，薄膜就會(huì)發(fā)生變形，這樣就會(huì)改變電容器的容量。它的靈敏度大概是跟薄膜與固定的電極之間的距離和薄膜的張力成反比關(guān)系的；而跟壓力和薄膜的

4、面積成正比關(guān)系的。3. 3. 工作原理差動(dòng)電容式壓力傳感器的工作原理 差動(dòng)電容式壓力傳感器，頻率通常在100KHz左右，采用雙電容平板的結(jié)構(gòu)，其受壓膜片電極是處于兩個(gè)固定的電極之間的，可以形成兩個(gè)電容器。當(dāng)受到壓力作用的時(shí)候，其中一個(gè)電容器的容量就會(huì)變大，而另一個(gè)電容器的容量就會(huì)相應(yīng)地變小，其測(cè)量結(jié)果是由差動(dòng)式的電路輸出。相對(duì)于其他壓力傳感器其靈敏度明顯提高。3. 3. 工作原理課程內(nèi)容 Course ContentsSENSOR1014 4 . 應(yīng)用分析系統(tǒng)無(wú)需A/D轉(zhuǎn)換器即可達(dá)到16BIT的分辨率，壓力測(cè)量范圍：040kPa / 0300mmHg；廣泛用于電子血壓計(jì)和壓力計(jì)。4 4 . 應(yīng)用分析微壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種壓力傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及石油管道、水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、