任务一电容式压力传感器PPT学习教案.pptx

"任务一电容式压力传感器PPT学习教案.pptx" 电容式压力传感器是一种常用的压力测量器械，它通过测量电容变化来感知压力的变化。以下是电容式压力传感器的工作原理和结构类型： 工作原理 电容式压力传感器的工作原理基于电容的定义：任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）构成一个电容器。电容（Capacitance）亦称作“电容量”，是指在给定电位差下的电荷储藏量，记为 C，国际单位是法拉（F）。电容量与极板间隙、表面积以及不同介质之间的关系可用下式表示： C = ε \* S / d 其中，C 为电容；ε 为极板间介质的介电常数；S 为两块极板相互覆盖的面积；d 为两极板间的距离；εr 为相对介电常数；ε0 为真空介电常数（ε0=1）。 结构类型 根据电容式传感元件工作原理，在实际应用中，一般分为三种类型： 1. 变极距型电容式传感器（改变两极板间的距离） 2. 变面积型电容式传感器（移动极板，以改变极板间覆盖面积） 3. 变介质型电容式传感器（改变极板间的介质，以使介电常数发生变化） 变极距型电容式传感器 当传感器的极板间距离由初始值 d0 缩小了 Δd 时，电容量增大了 ΔC，則有： ΔC = ε \* S / (d0 - Δd) 变面积型电容式传感器 当动极板相对于定极板沿长度方向平移 Δx 时，则电容变化量为： ΔC = ε \* b \* Δx / d 变介质型电容式传感器 当介质由空气变为云母片时，电容 C 变为： C = εg \* S / d 其中，εg 为云母的相对介电常数，εg=7；ε0 为空气的介电常数，ε0=1；d0 为空气隙厚度；dg 为云母片的厚度。 差动式电容器传感器 为了提高灵敏度，改善非线性，克服温度漂移，电容式传感器常做成差动形式。差动式电容器传感器中间的动极板与上定极板组成电容器 C1，与下定极板组成电容器 C2。 电路原理 电容传感器的电容量太小，需要通过测量电路对电容信号进行转换和放大，可获得电压或频率信号。如图 3-1-3 所示，利用运算放大器将电容量的变化转换为电压信号对外输出。 电容式压力传感器的工作原理和结构类型都是基于电容的变化来感知压力的变化。通过选择合适的结构类型和电路原理，可以设计出高灵敏度和高精度的电容式压力传感器。