電容式傳感器的應用——電容式壓力傳感器

由于電容傳感器的檢測頭結構比較簡單,可以不用有機材料和磁性材料,所以它能經受相當大的溫度變化及各種輻射作用。因而,電容式傳感器可以在溫度變化大,有各種輻射等惡劣環境下工作。

電容式傳感器可以制成非接觸式的測量器,它的響應時間短,適合于在線測量和動態測量。因為電容式傳感器具有高靈敏度的特點,而且采用精密的測量方法,已能測量電容值的10^-7的變化量。又因為其極間的相互吸力十分小,從而保證了比較高的測量精度。因此,電容式傳感器的應用技術近年越來越被重視,它廣泛地應用在各種測量中。電容式傳感器可以用來測量直線位移、角位移、振動振幅(可以測至0.05μm),尤其適合測量高頻振動振幅、精密軸系回轉精度、加速度等機械量,還可以用來測量厚度、位移、壓力、速度、濃度、物位`成分含量、非金屬材料的涂層、油膜等物理量測量中。下面舉幾例來說明電容傳感器的應用情況。

電容式壓力傳感器

圖8-20(a)所示為差動電容式壓力傳感器的結構圖,其轉換電路如圖8-20(b)所示。圖中所示為一個膜片動電極和兩個在凹形玻璃上電鍍成的固定電極組成的差動電容器。

這種傳感器結構簡單.靈敏度高,響應速度快(約100ms),能夠測量微小的差壓(0~0.75Pa)。它由兩個玻璃圓盤和一個金屬(不銹鋼)膜片組成。兩個玻璃圓盤上的凹面深約15μm,其上鍍金作為電容式傳感器的兩個固定電極,而夾在兩個止圓盤中的膜片則為傳感器的可動電極。當兩邊的壓力P₁、P₂相等時,膜片處于中間的位置與左,右固定電極間距相等,即C_x1=C_x2,其轉換電路輸出u₀=0;當P₁＞P₂(P₂>P₁)時,膜片彎向P₂(或者P₁)，C_ab < C_db (或者C_ab > C_db)，u₀輸出與|P₁ - P₂|成正比的信號。這種差壓傳感器不僅用來測量與戶的壓差,還可以用來測量真空或者微小的絕對壓力,此時只要把膜片的一側密封并被抽成高真空10^-5Pa)即可。

當被測壓力或壓力差作用于膜片并使之產生位移時,形成的兩個電容器的電容量,一個增大,一個減小。該電容值的變化經測量電路轉換成與壓力或壓力差相對應的電流或電壓的變化