電容式壓力傳感器工作原理與組成

來源：www.cazsensor.com 時間：2020-07-30 10:07

電容式壓力傳感器由置于空腔內的兩個動片（彈性金屬膜片）、兩個定片（彈性膜片上下凹玻璃上的金屬涂層）、輸出端子和殼體等組成。其動片與兩個定片之間形成了兩個串聯的電容。當進氣壓力作用于彈性膜片時，彈性膜片產生位移，勢必與一個定片距離減小，而與另一個定片距離加大（可以通過一張紙來示范）。兩金屬電極板間距離是影響電容量的重要因素之一，距離增大，則電容量減少，距離減少，則電容量增大。這種由一個被測量量引起兩個傳感元件參數等量、相反變化的結構，稱為差動結構。

如果彈性膜片置于被側壓力與大氣壓之間（彈性膜片上部空腔通大氣），測得的是表壓力；如果彈性膜片置于被側壓力與真空之間（彈性膜片上部空腔通真空），測得的是絕對壓力。電容器的容量與組成的電容的兩極板間的電介質及其相對有效面積成正比，而與兩極板間的距離成反比，即C=ε A/d，其中ε為電介質的介電常數，A為兩金屬電極板間相對有效面積，d為兩金屬電極板間距離。由這個關系式可以看出，當其中兩個參數不變，而另一個參數作為變量時，電容量就會隨著變化的參數而變化。
與電容式壓力傳感器配合使用的測量電路有很多種，下面我們來以電橋電路為例說明電容差動式傳感器測量電路的工作原理，由于電容是交流參數，所以電橋通過變壓器用交流激勵。變壓器的兩個線圈與兩個電容組成電橋，當無進氣壓力時，電橋處于平衡狀態，兩電容值相等并且為C0，當有壓力作用時，其中一個電容值為C0+△C，另一個電容值為C0-△C，（△C為外部壓力作用時引起的電容值的變化量），則電橋失去平衡，電容值高的地方電壓也高，兩個電容之間產生了電壓差，由此電橋產生代表進氣壓力的電壓輸出U。

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