电容式力传感器概念

 

电容式力传感器

    电容式压力传感器是由弹性膜片与中心杆端面构成可变电容器的两极，在压力作用下，片沿轴向产生位移，从而改变了电容的间隙。这种传感器的特点是利用了膜片本身的弹性，具有较高的灵敏度。其测量精度取决于测量电路，一般也采用调频或调相电路来驱动，适用于液压系统的动态测量。平行板电容器的电容为：

由式(2 -1)可知，若A、d和中某一参数发生变化，则电容量也随之变化。在称重技术中，大部分利用其中某一参数的变化来间接测出被称物体的重量，根据参数的不同，电容式称重传感器又分为变间距式、变面积式和变介质式三种类型。在实际应用中以变间距d的居多数，因为它能获得高于改变其他参数的电容式传感器的灵敏度，可以用来测量微米数量级的位移，而变面积式的只适宜测量厘米数量级的位移。用于电容式传感器的测量电路种类繁多，归纳起来大致可分三大类，即电容式传感器具有以下的特性：

(1)功率小，阻抗高。这种电容式传感器的电容量都是很小因此电容式传感器具有很高的输出阻抗，这使它易受外界干扰，产生不稳定现象。为了改善抗干扰性能，可将前置放大器靠近电容传感器，并减小间隙或增大极板面积，以提高电容器的起始电容值，并提高激励频率。

(2)静电吸引力小、动态响应好。由于带电极板间的吸引力很小，因此将一可动极板移向另一极板所需的能量很小，特别适用于低输出能量的测量，由于作用能量小或有较小的可动质量，因而固有频率较高，使其能在几兆赫的频率下工作，从而使系统有良好的动态响应。

 (3)可获得较大的相对变化量。用电阻应变计测量时一般得到电阻的相对变化量小，这主要是受到应变计极限应变值的限制。电容式传感器的相对变化只受线性和其他实际条件的限制，所以它有较高的信噪比。

(4)能在恶劣环境下工作。由于这种传感器通常不需要使用有机材料或磁性材料，因此在高温、低温及强辐射等各种条件下也能正常工作。

(5)本身发热影响小。电容传感器用真空、空气或其他气体作为绝缘介质时，介质损耗是非常小的，因此不会产生由本身发热而引起的零漂现象。．