单电容式压力传感器

电容式压力传感器的工作原理

电容式压力传感器是利用电容器(即电容)的内部工作原理来测量外界压力值。主要用在电路中模拟的信号,可以通过对传感器参数和外界的刺激信号进行处理,达到自动识别和控制电压、电流等信号的目的。通常用于电路分析设备中的电阻式传感器。该系统由多种不同的组件组成,比如:两个电容电容器(RF)、一个电阻分压器(RF)、一个压电陶瓷模块。由于 RF和 LC连接在一起,所以将压电陶瓷模块嵌入到电容分压器内,由 LC驱动传感器的电容器输出信号为压电陶瓷模块提供一个压电势 P。LC具有两个电容分压器,一个作为高压电源,用于保护低压电容器;另一组用于驱动电容分压器的低压电源。

单电容式压力传感器

1、输出电压

压力信号通过压电式传感器 RF (R)进入到 LC并通过 LC来驱动整个系统。在不同的输入电压下,如果有外部条件(比如:机械外力)的影响导致电容在电容器 RF中电容的电压值产生变化,那么电流也会发生变化。输出电压的改变取决于传感器输出电压与实际应用环境之间的关系。传感器输出电压越高,所需要调节的信号越大;反之,所需调节的信号越小。当外界冲击影响到 RF时,电流也会发生变化,而输出压电陶瓷模块将会向外释放压电势。因此,传感器输出电压随外界改变而变化,但是它与 RF之间没有任何关系。

2、电容量

对于一个测量电路,如一个传感器,其所需的电流是所要测量的电容值。对两个传感器的电流进行计算可以得到一个电流与两个传感器上所施加力矩成正比,从而计算出所需要的电容量。电容量公式: f (f≥ c):由于压力计所处的位置,电阻越大,电流越小,而两个电容电容器所需要的电容量很小,因此当电容器内部充满了空气时,就需要使用大容量电容器来测量电流数值。如果空气是静止的,那么当环境中充满了空气时就不需要大容量电容器了。但是空气中不需要空气时也就不需要大容量电容器了,所以大容量电容器非常重要-因为它可以帮助我们在不需要用到大电芯时(例如空气中有微小氧气)将传感器放入室内并测试压力值。

3、电容系数

电容式压力传感器的电容系数是指允许输出电压的直流电压和交流电压之比,它是由 RF的材料决定的,一般在0.05~0.05之间。当电容损耗超过额定值时,将不能输出相应的电流。实际中,电容损耗可以通过电压变换来进行调节。但是,当 RF中所使用的材料不同时,其电容损耗值可能会有很大的差别,并且也可能会使电池消耗更多电能(例如:充电电容器因其容量小而消耗电能),因此不能作为参考值来测量电容器所产生的电容。电容系数与压力传感器不同位置时其测量值也会有所不同,这种偏差不能与其所测量值相比较,因为它受到了其它因素的影响。