EPRO電容式壓力傳感器你必須要知道的原理

EPRO電容式壓力傳感器你必須要知道的原理

功用：把壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴?/p>

應(yīng)用范圍：它在汽車上主要有兩個(gè)方面的應(yīng)用。一是用于氣壓的檢測，包括進(jìn)氣真空度、大氣壓力、氣缸內(nèi)的氣壓及輪胎氣壓等；二是用于用于油壓的檢測，包括變速箱油壓、制動閥油壓及懸掛油壓等。

EPRO電容式壓力傳感器你必須要知道的原理

1、EPRO電容式壓力傳感器

首先我們來了解一下電容器。電容器的容量與組成的電容的兩極板間的電介質(zhì)及其相對有效面積成正比，而與兩極板間的距離成反比，即C=ε A/d，其中ε為電介質(zhì)的介電常數(shù)，A為兩金屬電極板間相對有效面積，d為兩金屬電極板間距離。由這個(gè)關(guān)系式可以看出，當(dāng)其中兩個(gè)參數(shù)不變，而另一個(gè)參數(shù)作為變量時(shí)，電容量就會隨著變化的參數(shù)而變化。書上圖2-13中的電容壓力傳感器由置于空腔內(nèi)的兩個(gè)動片（彈性金屬膜片）、兩個(gè)定片（彈性膜片上下凹玻璃上的金屬涂層）、輸出端子和殼體等組成。其動片與兩個(gè)定片之間形成了兩個(gè)串聯(lián)的電容。當(dāng)進(jìn)氣壓力作用于彈性膜片時(shí)，彈性膜片產(chǎn)生位移，勢必與一個(gè)定片距離減小，而與另一個(gè)定片距離加大（可以通過一張紙來示范）。我們可以從公式中看出，兩金屬電極板間距離是影響電容量的重要因素之一，距離增大，則電容量減少，距離減少，則電容量增大。這種由一個(gè)被測量量引起兩個(gè)傳感元件參數(shù)等量、相反變化的結(jié)構(gòu)，稱為差動結(jié)構(gòu)。如果彈性膜片置于被側(cè)壓力與大氣壓之間（彈性膜片上部空腔通大氣），測得的是表壓力；如果彈性膜片置于被側(cè)壓力與真空之間（彈性膜片上部空腔通真空），測得的是壓力。

與電容式傳感器配合使用的測量電路有很多種，下面我們來以電橋電路為例說明電容差動式傳感器測量電路的工作原理，如圖，由于電容是交流參數(shù)，所以電橋通過變壓器用交流激勵(lì)。變壓器的兩個(gè)線圈與兩個(gè)電容組成電橋，當(dāng)無進(jìn)氣壓力時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，兩電容值相等并且為C0，當(dāng)有壓力作用時(shí)，其中一個(gè)電容值為C0+△C，另一個(gè)電容值為C0-△C，（△C為外部壓力作用時(shí)引起的電容值的變化量），則電橋失去平衡，電容值高的地方電壓也高，兩個(gè)電容之間產(chǎn)生了電壓差，由此電橋產(chǎn)生代表進(jìn)氣壓力的電壓輸出U。

EPRO電容式壓力傳感器你必須要知道的原理

1、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型

要進(jìn)行—個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法，有線或是非接觸測量;傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。

在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。

2、靈敏度的選擇

通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的廠擾信號。

傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

3、頻率響應(yīng)特性

傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。

傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。

在動態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。

4、線性范圍

傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證的線性，其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。