电容式压力传感器

电容式压力传感器

电容式压力传感器是一种利用差动电容结构将压力差转换为电容量变化的传感器。当被测压力作用于膜片并使之产生位移时，两个电容器的电容量一个增加、一个减小，该电容值的变化经测量电路转换成电压或电流输出，反映压力的大小。

工作原理

传感器采用差动电容结构，膜片左右两室中通常充满硅油（聚二甲基硅氧烷）用于传递压力。当左右两室分别承受压力 p_L、p_H 时，差压 Δp = p_H - p_L 传递到膜片上。膜片变形使动极板偏移，导致两个电容值变化：

• C_L = εA/(d₀ - Δd)
• C_H = εA/(d₀ + Δd)

通过推导可得：

(C_L - C_H)/(C_L + C_H) = Δd/d₀ = K·Δp

其中 K 为与结构有关的常数。该公式表明 (C_L - C_H)/(C_L + C_H) 与差压成正比，且与介电常数无关，实现了差压-电容的线性转换。

特点

• 结构简单
• 灵敏度高
• 响应速度快（约100ms）
• 可测量微小差压（0~0.75Pa）
• 若采用脉冲宽度调制电路（电容传感器），输出电压与差压成线性关系

应用

广泛应用于工业过程控制中的压力差测量，如流量测量、液位测量等需要差压信号的场合。