任务一电容式压力传感器课件

1、任务一 电容式压力传感器项目3 电容式传感器任务一 电容式压力传感器【学习目标】1、了解电容压力式传感器的工作原理2、了解电容压力式传感器结构类型。3、电容压力式传感器的应用实例（压差式电容传感器、电容式发动机进气歧管压力传感器）。3.1 工作原理与结构类型3.1.1 电容式传感器工作原理1. 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）。 两块极板之间间隙、边面积以及介质发生变化，将使电容量改变，根据这一原理制成的传感器称为电容式传感器。电容量与极板间隙

2、、表面积以及不同介质之间的关系可用下式表示：式中：C电容； 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； r为相对介电常数， 0为真空介电常数（ 0=1）。2. 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：变极距型电容式传感器（改变两极板间的距离）；变面积型电容式传感器（移动极板，以改变极板间覆盖面积）；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）。3.1 工作原理与结构类型3.1.2 电容式传感器结构分类图3-1-1 电容式传感元件的各种结构形式3.1 工作原理与结构类型3.1.2 电容式传感器结构分类（1）变极距型

3、电容传感器当传感器的 和 为常数，初始极距为 时，其初始电容量 为 若电容器极板间距离由初始值 缩小了d，电容量增大了C，则有 :图3-1-2 变极距型电容结构3.1 工作原理与结构类型3.1.2 电容式传感器结构分类 极板间如采用高介电常数的材料（云母、 塑料膜等）作介质,如图3-1-3所示，此时电容C变为: g云母的相对介电常数，g=7； 0空气的介电常数，0=1； d0 空气隙厚度； dg云母片的厚度。 图3-1-3 放置云母片的电容器3.1 工作原理与结构类型3.1.2电容式传感器结构分类 在实际应用中，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

4、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。当动极板处于初始位置x=0处时，两电容的电容量均为C0。当动极板移动x距离后，C1与C2的几句都发生变化，此时两电容的差值为C=C1-C2以此作为输出。3.1 工作原理与结构类型3.1.2电容式传感器工作原理 由于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。图3-1-3 容式传感器与运算放大电路原理图3.1 工作原理与结构类型3.1.2电容式传感器结构分类（2）变面积型电容式传感器 变面积型电容传感器原理图见

5、图3-1-4。被测量通过动极板移动引起两极板有效覆盖面积S改变，从而得到电容量的变化。当动极板相对于定极板沿长度方向平移x时，则电容变化量为: 图3-1-4 变面积型电容传感器原理图3.1 工作原理与结构类型3.1.2 电容式传感器结构分类 电容式角位移传感器原理图见图3-1-5 当动极板有一个角位移时，与定极板间的有效覆盖面积就发生改变，从而改变了两极板间的电容量。当=0时，则 式中： r介质相对介电常数； d0两极板间距离； S0两极板间初始覆盖面积 图3-1-5 电容式角位移传感器3.1 工作原理与结构类型3.1.2 电容式传感器结构分类（3）变介质型电容式传感器 变介质型电容传感器有较

6、多的结构形式，图3-1-7是一种常用的结构形式。图3-1-7中两平行电极固定不动，极距为 ，相对介电常数为 的电介质以不同深度插入电容器中，从而改变两种介质的极板覆盖面积。传感器总电容量C为 图3-1-7 变介质型电容式传感器3.1 工作原理与结构类型3.1.2 电容式传感器结构分类 电容式传感器一般可以用来测量声强、振动、液位、压力、气体含量、微小位移等物理或化学量。特别是随着微电子技术的发展，电容传感原理得到了更为广泛的应用。压差式电容传感器3.1 工作原理与结构类型3.1.3 电容式压力传感器的应用实例图3-1-11 电容式传感器结构与结构简图 （a） （b）2电容式发动机进气歧管压力传

7、感器 绝对压力传感器结构 3.1 工作原理与结构类型3.1.3 电容式压力传感器的应用实例图3-1-12 压力与电容转换原理结构图3-1-13所示，是以电容性测量原理为基础在硅表面微机械加工的电容敏感元件结构。在硅隔膜间的真空容积构成电容电极，这意味着环境的压力变化会导致隔膜膜变形引起极板间电容发生变化，进而导致压力输出信号发生变化。3.1 工作原理与结构类型3.1.3 电容式压力传感器的应用实例图3-1-13 在硅表面加工出的电容式压力敏感元件作业电容式压力传感器的工作原理简述电容式压力传感器的工作原理爱是什么？一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。风儿若有若无。一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将

8、要成熟的稻田。精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？”“爱。”“为什么？”“它驱赶我的饥饿。”鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。“现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。”精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。“请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。“你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。”“我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。”“为什么？它能驱赶你的饥饿？”“不能。”“它能滋润你的干渴？”“不能。”爱是什么？一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。风儿若有若无。一

9、只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？”“爱。”“为什么？”“它驱赶我的饥饿。”鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。“现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。”精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。“请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。“你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。”“我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。”“为什么？它能驱赶你的饥饿？”“不能。”“它能滋润你的干渴？”“不能。”其实，世上最温暖的语言

10、，“ 不是我爱你，而是在一起。” 所以懂得才是最美的相遇！只有彼此以诚相待，彼此尊重，相互包容，相互懂得，才能走的更远。相遇是缘，相守是爱。缘是多么的妙不可言，而懂得又是多么的难能可贵。否则就会错过一时，错过一世！择一人深爱，陪一人到老。一路相扶相持，一路心手相牵，一路笑对风雨。在平凡的世界，不求爱的轰轰烈烈；不求誓言多么美丽；唯愿简单的相处，真心地付出，平淡地相守，才不负最美的人生；不负善良的自己。人海茫茫，不求人人都能刻骨铭心，但求对人对己问心无愧，无怨无悔足矣。大千世界，与万千人中遇见，只是相识的开始，只有彼此真心付出，以心交心，以情换情，相知相惜，才能相伴美好的一生，一路同行。然而，生

11、活不仅是诗和远方，更要面对现实。如果曾经的拥有，不能天长地久，那么就要学会华丽地转身，学会忘记。忘记该忘记的人，忘记该忘记的事儿，忘记苦乐年华的悲喜交集。人有悲欢离合，月有阴晴圆缺。对于离开的人，不必折磨自己脆弱的生命，虚度了美好的朝夕；不必让心灵痛苦不堪，弄丢了快乐的自己。擦汗眼泪，告诉自己，日子还得继续，谁都不是谁的唯一，相信最美的风景一直在路上。人生，就是一场修行。你路过我，我忘记你；你有情，他无意。谁都希望在正确的时间遇见对的人，然而事与愿违时，你越渴望的东西，也许越是无情无义地弃你而去。所以美好的愿望，就会像肥皂泡一样破灭，只能在错误的时间遇到错的人。岁月匆匆像一阵风，有多少故事留下感动。愿曾经的相遇，无论是锦上添花，还是追悔莫及；无论是青涩年华的懵懂赏识，还是成长岁月无法躲避的经历愿曾经的过往，依然如花芬芳四溢，永远无悔岁月赐予的美好相遇。其实，人生之路的每一段相遇，都是一笔财富