Kapacitatīvais spiediena sensors sastāv no divām kustīgām daļām (elastīga metāla diafragma), divām fiksētām daļām (metāla pārklājums uz ieliektā stikla uz augšējās un apakšējās elastīgās diafragmas), izejas spailēm un korpusa utt. Starp kustīgo plāksni un abām fiksētajām plāksnēm ir izveidoti divi virknes kondensatori. Kad ieplūdes spiediens iedarbojas uz elastīgo diafragmu, elastīgā diafragma rada pārvietojumu, kas samazina attālumu ar vienu fiksēto daļu un palielina attālumu ar otru fiksēto daļu (to var parādīt ar papīra lapu). Attālums starp diviem metāla elektrodiem ir viens no svarīgākajiem faktoriem, kas ietekmē kapacitāti: attālums palielinās, kapacitāte samazinās, attālums samazinās, kapacitāte palielinās. Šāda veida struktūru sauc par diferenciālo struktūru, kurā divu sensoru elementu parametri mainās par vienādu daudzumu, bet pretēji izmērīta lieluma dēļ.
Ja elastīgā diafragma ir novietota starp sānu spiedienu un atmosfēras spiedienu (elastīgās diafragmas augšējā dobuma telpa ir atmosfēras spiediens), izmērītais spiediens ir tabula; Ja elastīgā diafragma ir novietota starp sānu spiedienu un vakuumu (elastīgās diafragmas augšējā dobuma telpa iet caur vakuumu), tiek mērīts absolūtais spiediens. Kondensatora kapacitāte ir proporcionāla dielektriķim un tā relatīvajam efektīvajam laukumam starp kondensatora divām plāksnēm un apgriezti proporcionāla attālumam starp abām plāksnēm, tas ir, C=εA/D, kur ε ir dielektriķa dielektriskā konstante, A ir relatīvais efektīvais laukums starp diviem metāla elektrodiem, D ir attālums starp diviem metāla elektrodiem. No šīs sakarības var redzēt, ka, ja divi no parametriem nemainās un otrs parametrs tiek izmantots kā mainīgais, kapacitāte mainīsies līdz ar mainīgo parametru.
Kapacitatīvajiem spiediena sensoriem tiek izmantotas daudzas mērīšanas shēmas. Lai ilustrētu kapacitatīvā diferenciālā sensora mērīšanas shēmas darbības principu, aplūkosim tilta shēmu kā piemēru. Tā kā kapacitāte ir maiņstrāvas parametrs, tiltu ierosina maiņstrāva caur transformatoru. Transformatoram ir divas spoles un tilta kapacitāte. Ja nav ieejas spiediena, tilts ir līdzsvarā un divas kapacitātes vērtības ir vienādas ar C0. Spiediena ietekmē viena no kapacitātes vērtībām ir C0 + delta C, bet otra kapacitātes vērtība ir C0 - delta C (delta C apzīmē ārējo spiedienu, ko izraisa kapacitātes izmaiņas), tilts ir nelīdzsvarots. Ja kapacitātes vērtība ir augsta, arī spriegums ir augsts, un starp abiem kondensatoriem rodas sprieguma starpība, no kuras tilts ģenerē izejas spriegumu U, kas attēlo ieejas spiedienu.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 2. septembris