电容差压式压力传感器
电容式压力传感器的型号特点
电容式压力传感器也是传感器的一种，近年来电容式压力传感器应用的领域十分的广泛，接下来让艾驰小编为大家具体的介绍一下电容式压力传感器吧。
近几年来国内很多厂家试图引进国外的传感器技术和设备甚至国外的人才来生产电容式压力传感器，并且取得了不错的效果，一些国内压力传感器厂家生产的电容式压力传感器已经能够满足大多情况下的需要。
电容式压力传感器常见的是3051和1151两种型号，1151压力传感器在前几年应用比较多。
但今几年一般都使用3051压力传感器，因为3051压力传感器体积比1151压力传感器，而且比较美观。
所以一般客户都选择3051压力传感器，除非是以前用的是1151压力传感器一般现在不选择1151压力传感器了。
不管是3051压力传感器还是1151压力传感器一般都有平法兰和插入筒两种形式。
这两种形式又有什么区别呢。
大家都知道罐体附近的温度比较罐体内部液位温度要低，所以需要测量罐体内部液位温度的时候我们就需要选择插入筒的压力传感器。
电容式压力传感器还有很多分类，如果客户需要使用电容式压力传感器可以咨询厂家，近几年来电容式压力传感器价格有所下降，大家在选择电容式压力传感器厂家的时候不要只看价格要看公司的规模，以便选择自己满意的传感器。
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电容式压力传感器原理
电容式压力传感器原理
电容式压力传感器的原理基于电容器的工作原理。
电容器是由两个金属板（电极）组成的，中间隔着一层绝缘材料。
当电容器没有受到外力时，两个金属板之间的电场是均匀的，电容器的电容值保持不变。
当外力作用在电容式压力传感器上时，传感器会产生弯曲变形。
这样，电容器的金属板之间的距离发生变化，导致电场的均匀性被破坏。
这种变化使得电容器的电容值发生变化。
通过测量电容值的变化，我们可以获得外力的大小。
一种常见的测量方法是使用电桥电路。
通过调节电桥电路中的电阻，使得电桥平衡，即电流在各个分支中均衡流动。
当外力作用在传感器上时，电容器的电容值发生变化，导致电桥不再平衡，产生输出电压信号。
通过测量输出电压的大小，我们就可以了解外力的大小。
电容式压力传感器具有灵敏度高、响应速度快、温度稳定等优点。
它广泛应用于压力测量、工业自动化控制、汽车制造和医疗设备等领域。
电容式压力传感器工作原理图
电容式压力传感器工作原理图电容式压力传感器原理工作原理
在石油、钢铁、电力、化学等生产工艺过程中压为是非常重要的参数。
此外，在机械制造技术方面，从小批量生产到连续程序控制．从小规模的设备到大规模的成套设备和不断发展的多功能的成套设备．都需要大量的压力传感器。
为厂使这些复杂化、大规模化的成套设备能安全运转，对压力传感器的可靠性和稳定性的要求也越来越高．
下面就性能良好，可靠性高的静电容式的传感器加以叙述，如下图。
测量压力有表压力及绝对压力测量二种方式。
表压测量采用以大气压为基准测容器内压力的方法。
绝对压力的测量是采用以绝对真空为基准而测容器内压力的方法。
二者的基本原理相同，所不同的是表压传感器将低压例制成对照大气开口的结构；而绝对压力测量则把低压设在真空室的结构．对高压和低压两例的接触溶液膜加压后，通过密封液加到感压膜上，感压膜(可变电极)接着高压侧和低压侧的压力差成正比地改变位置，感压膜的位移，使膜与两侧固定电极之间形成路电容运差，这个静电容放差位经电路转换、放大后就变成4-20mADc的输出信号。
该传感器的特点：
1、具有能实现高可可靠性的简单盒状结构；
2、具有0.2%、50度的高温特性；
3、小型轻量和耐振性强
4、测量范围宽．
5、温度范围宽
6、内有指示针。
电容式压力传感器
电容式压力传感器的校准方法
校准方法
• 零点校准：消除传感器的零位误差，提高传感器的准确性
• 满量程校准：消除传感器的满量程误差，提高传感器的线性度
• 多点校准：通过多个点的校准，提高传感器的拟合精度
校准设备
• 压力校准器：用于提供标准压力源，进行压力校准
• 万用表：用于测量传感器的输出电压，进行校准
提高电容式压力传感器精度的方法
提高灵敏度
减小误差
• 优化电极形状和尺寸，提高传感器的灵敏度和稳定性
• 采用多点校准，提高传感器的拟合精度
• 选择合适的电极材料，提高传感器的灵敏度和稳定性
• 采用温度补偿，减小传感器受温度影响导致的误差
• 采用电磁屏蔽，减小传感器受电磁干扰导致的误差
根据测量方式，电容式压力传感器可以
式和双电容式两种
分为有线电容式和无线电容式两种
• 单电容式压力传感器只有一个电极对，
• 有线电容式压力传感器通过引出线连
结构简单，但受环境影响较大
接测量设备，传输电信号
• 双电容式压力传感器有两个电极对，
• 无线电容式压力传感器采用无线通信
结构较复杂，但抗干扰能力较强
• 采用电磁屏蔽和滤波技术，减小传感器受外部干扰的影响
电容式压力传感器的市场需求分析
市场需求
市场规模
• 工业自动化领域的压力、液位、流量等参数测量和控制
• 根据市场调查和预测，电容式压力传感器市场规模将持
• 环境监测领域的大气压力、水位等参数测量
续增长
• 生物医学领域的血压测量和生物力学研究
• 随着物联网和智能制造技术的发展，电容式压力传感器
电容式MEMS差压压力传感器的设计与制造
1引言MEMS 电容式压力传感器由一个可动电极和一个固定电极构成。
以硅微纳米加工技术制造的硅膜，在压力的作用下会发生形变，与金属固定电极之间的电容发生变化，故此可作为可动电极，通过检测电容变化实现对压力的检测。
由于硅材料在屈服强度、塑性形变等机械特性方面具有极其优异的特性，因此利用硅材料制作的MEMS 电容式压力传感器与传统的金属膜盒式电容式压力传感器相比在长期稳定性、精度及灵敏度等方面具有极大优势，更适合用来满足高性能、高可靠性等方面的应用需求。
与MEMS 压阻式压力传感器相比，由于MEMS 电容式压力传感器利用电容原理检测压力，因此在温度漂移、检测灵敏度、长期稳定性等方面均具有较大优势，尤其在灵敏度方面甚至比压阻式压力传感器高一个量级以上。
由于MEMS 电容式压力传感器的优异性能，国内外众多研究机构和公司对其开展深入研究[1-4]，其中芬兰Vaisala 公司研制的MEMS 电容式压力传感器，以其在灵敏度方面的优异表现，更是在火星探测中获得应用[5]。
日本富士公司的工业压力变送器，也使用MEMS 电容式压力传感器作为传电容式MEMS 差压压力传感器的设计与制造*侯智昊1，赵雪莹1，王增智2（1.沈阳航空航天大学电子信息工程学院，沈阳110136；2.中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110032）摘要:基于硅-玻璃结构，设计并制造了一种MEMS 电容式差压压力传感器，利用由硅MEMS微纳米加工技术制作的硅可动薄膜作为压力的感测电极，利用在Pyrex 玻璃上淀积Au 薄膜作为固定电极，通过硅-玻璃阳极键合工艺实现硅结构与玻璃的键合。
在键合过程中实现Pryex 玻璃上的pad 与硅可动电极的互联，实现MEMS 电容式差压压力传感器功能。
所设计的MEMS 差压压力传感器的量程范围为0~40kPa ，其电容变化范围为5.4~7.3pF ，电容变化量率达到了35%。
利用二次曲线拟合，满量程误差小于0.4%FS ，可满足大部分应用场合的需求。
电容式传感器例题
0
A C d
3 0 . 5 10
12 -6 A8 . 854 10 25 10 C 1 . 39pF
d 0
例题6：
间隙变化后的电容量：
0r
A8 . 854 10 10 25 10 C' 1 . 36pF
d
0
6 6 0r
A 5 0 1 03 0 1 0 1 0 C = 1 . 5 F
A 5 0 1 0 3 0 2 0 1 0 C = 3 F
6 6 0 r 0
d
3 1 0 1 0
当被测液面高度为h时，则：
例题4：(作业）
已知变面积型电容传感器的两极板间距离为10mm， ε=50μF/m，两极板几何尺寸一样， 为30mm×20mm×5mm,在外力作用下，其中动极板在原 位置上向外移动了10mm，试求△C=？ K=？
解：
r A 1 2 0 C = ， 8 . 8 5 4 1 0F / m
U C K (提示：输出电压与电容量之间的关系为：
定极板
N 1 4 1 0 0 5 7 0 5 0 0 格
例题6：
Biblioteka 有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板 半径r=5mm，假设与被测工件的初始间隙d0=0.5mm。 已知试真空的介电常数等于8.854×10-12F/m，求： （1）如果传感器与工件的间隙变化量增大△d=10μm ，电容变化量为多少？ （2）如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF,则在间隙 增大△d=1μm时的输出电压为多少？
一文读懂压力传感器的原理和分类
一文读懂压力传感器的原理和分类压力传感器是一种测量物体受到的压力大小的装置。
其原理是通过将压力转化为电信号来实现测量。
压力传感器的原理主要分为电阻式、电容式和压电式。
1.电阻式压力传感器是最常见的一种类型。
它基于金属或半导体材料的电阻特性来实现压力的测量。
当物体受到压力时，传感器内的电阻会发生变化。
通常，电阻的变化与压力成正比。
通过测量电阻的变化，可以确定物体受到的压力大小。
电阻式压力传感器的优点是简单、可靠，适用于广泛的应用领域。
2.电容式压力传感器是利用电容变化来测量压力的。
传感器内部由两个电极组成，当物体受到压力时，电容值会发生变化。
测量电容的变化可以确定压力大小。
电容式压力传感器具有高灵敏度和快速响应的优点，但在一些极端环境下可能会受到干扰。
3.压电式压力传感器使用压电材料来实现压力的测量。
压电材料具有压电效应，即当受到压力时，会生成电荷。
压电式压力传感器是将压电材料与电路结合在一起，通过测量电荷的变化来确定压力大小。
压电式压力传感器具有高精度和稳定性的优点，但价格相对较高。
这些压力传感器可以按照测量范围的不同进一步分类，分为绝对压力传感器、相对压力传感器和差压传感器。
1.绝对压力传感器是以大气压力作为基准，测量物体相对于大气压力的压力大小。
它通常被用于测量海拔高度、液体的液位等应用中。
2.相对压力传感器是测量物体相对于周围环境的压力大小。
它适用于检测物体内部压力的变化，例如气缸的工作压力、汽车轮胎的气压等。
3.差压传感器是测量两者之间的压力差。
它通常用于流体流量测量以及气体和液体的过滤等应用中。
除了以上分类，压力传感器还可以根据测量原理、测量范围、结构形式等参数进行进一步细分，以满足不同应用需求。
总结起来，压力传感器是一种通过将压力转化为电信号来实现测量的装置。
根据原理的不同，压力传感器可以分为电阻式、电容式和压电式。
根据测量范围的不同，压力传感器可以分为绝对压力传感器、相对压力传感器和差压传感器。
电容式压力传感器
电容式压力传感器一、概念电容式压力传感器（capacitive type pressure transducer），是一种可以利用电容敏感的原件把被测量的压力转换成为跟它有一定的关系的电信号输出的精密测量仪器。
二、结构与工作原理它通常是使用镀金属薄膜或者是圆形金属薄膜来做电容器的其中一个电极。
在薄膜感受到压力的时候，它会变形的，此时薄膜跟固定的电极间所产生的电容量就会发生改变。
测量电路就可以输出跟电压形成一定的关系的电信号。
它的应用非常广泛，之所以应用这么广泛，是因为它的优点有很多：它的分辨率很高；它可以进行动态的检测；它的结构很简单，并不复杂；它可以在很恶劣的工作环境下正常工作，解决人不可以测量的很多问题；它可以是非接触测量的，很方便。
三、分类电容式压力传感器是极距变化型的电容式传感器，有差动电容式和单电容式之分。
（1）差动电容式压力传感器其受压膜片电极是处于两个固定的电极之间的，可以形成两个电容器。
当受到压力的作用的时候，其中一个电容器的容量就会变大，而另一个电容器的容量就会相应地变小，而测量的结果是由差动式的电路输出的。
此传感器的固定的电极是由在凹而曲的玻璃的表层上面镀上金属层而制造出来的。
当过载的时候，膜片就会受到凹面的保护，所以，它是不会破裂的。
相对于单电容式压力传感器来说，它的线性度较好，灵敏度也较高，但是在加工方面就比较困难了，还有它不可以完成对被测的液体或者是气体的隔离，所以，它不适合使用在有杂质的或者是有腐蚀性的流体之中。
（2）单电容式压力传感器它是由固定的电极和圆形的薄膜组成的。
当受到压力作用的时候，薄膜就会发生变形，这样就会改变电容器的容量。
它的灵敏度大概是跟薄膜与固定的电极之间的距离和薄膜的张力成反比关系的；而跟压力和薄膜的面积成正比关系的。
有另外的一种型式，它是跟固定电极取凹形球面状的，而膜片是周围边缘的固定的张紧的平面，膜片能够使用塑料接着镀上金属层的这个方法制造而成的。
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差压传感器在使用时不允许在一侧仍保持很高的压力的情况下，将另一侧的压力降低至零，这将使原来用于测量微小差压的膜片破裂。所以在它的两侧最好安装一个保护用的均压阀。
3、MIK3051电容差压变送器的结构框图
图3-5电容差压变送器的结构框图
调频电路是将电容传感器作为LC振荡期谐振回路的一部分。当电容差压变送器工作时，电容Cx发生变化，就使振荡器的频率f产生相应的变化。由于振荡器的频率受电容传感器的调制，这样就实现了C/F的转换，其频率可由下式决定
(3-3)
式中L——振荡回路的固定电感；
C——振荡回路的总电容。
变送器的输出信号是一个受被测量控制的调频波，频率的变化在鉴频器中变换为电压幅度的变化，经过放大器放大、检波后输出电压，作为下一步A/D转换器的输入。限幅器的作用是对叠加在有用信号上的干扰电压进行“削峰”，提高抗干扰能力。
3.1.2压力传感器检测电路的设计
物理学中的“压强”在检测领域和工业中称为“压力”，用p表示。根据不同的测量条件，压力可分为绝对压力和相对压力。相对压力又分为差压和表压，相应地，测量压力的传感器也分为三大类：绝对压力传感器、差压传感器和表压传感器。此课题中，根据需要我们选用MIK3051电容式差压变送器。
h：待测液位；
h0：差压变送器的安装高度。
而施加在低压侧腔体内的压力p2仅为密闭容器上部空间的气体压力，所以p2=p0。施加在差压电容膜片上的压力之差为
Δp=p1-Байду номын сангаас2=ρg（h-h0）（3-2）
由式（3-2）可知，差压变送器的输出与液位成正比。
2、电容差压电路传感器工作原理
差压是指两个压力p1和p2之差，又称为压力差。当差压表两侧面均向大气敞开时，差压等于零。当压力表中的膜片左侧管道的压力大于右侧时，电容差压表内部的膜片将向管道的右侧弯曲；反之，膜片将向管道的左侧弯曲。膜片的弯曲方向由左右两侧的压力之差决定，而与大气压（环境压力）无关。
1、利用差动变送器测量液体的压力
电容差压变送器的高压侧（p1）进气孔及低压侧（p2）进气孔通过管道与储液罐相连，就组成差压式液位计，如图3-3所示。
设储液罐是密闭的，则施加在高压侧腔体内的压力为
p1=p0+ρg（h-h0）（3-1）
式中p0：密闭容器上部空间的气体压力；
ρ：液体的密度；
g：重力加速度；