电容式力敏传感器结构及工作原理

表5-3列出电容式力敏传感器与压电式、应变式、压阻式力敏传感器之间的特性对比。从表中可以看出，电容式力敏传感器在技术上比其他传感器有一系列的优点。

电容式力敏传感器结构较为简单,但在性能上比较稳定,可在比较恶劣的环境下工作。而且它的阻抗比较高 ,功率比较小。另外,电容式力敏传感器的动态响应比较好,灵敏度比较高 ,分辩率也比较高。正是由于具有这么多的优点,电容式力敏传感器在力学量的测量中占有比较重要的地位。

电容式力敏传感器在结构上分为单端式和差动式两种形式。因为差动式力敏传感器的灵敏度比较高 , 非线性误差也比较小,所以电容式力敏传感器大都采用差动形式。

差动式电容力敏传感器。该类型力敏传感器主要由一个膜式动电极和两个在止形玻璃上电镀成的固定电极组成,属于差动电容器。当被测压力或者压力差作用于膜片并产生位移时,形成的两个电容器的电容量 ,一个增大,一个减小。此电容值的变化经测量电路转换成压力或者压力差相对应的电流或电压的变化。

另一种差动式电容力敏传感器是用一个很薄的不锈钢膜片,由两个不锈钢环夹紧, 膜片与两个电极构成电容,分别为C₁和C₂ ,如图5- 5所示。如果作为绝对压力的测量，就要把膜片的一面抽成真空，在差动情况下，膜片的两面都要通入气体，这样可以测量压力差。