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(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。

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(cè)，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(cè)，包括變速箱油壓、制動(dòng)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(duì)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(duì)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(huì)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(dòng)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(dòng)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(shì)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(cè)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(dòng)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(cè)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(cè)得的是壓力。

與電容式傳感器配合使用的測(cè)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(dòng)式傳感器測(cè)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(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型

要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)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)椋词故菧y(cè)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(cè)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(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求;測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式;信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量;傳感器的來源，國(guó)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(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)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(hào)。

傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)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(cè)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(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)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(cè)的信號(hào)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(cè)信號(hào)的頻率較低。

在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)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(cè)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(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)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(huì)給測(cè)量帶來極大的方便。