第3章

电容式传感器·压力测量

【教学要求】

通过本章学习，掌握电容式传感器的工作原理及分类、基本特性和测量电路等相关知识，了解电容式传感器的优缺点及应用；掌握压力测量的基本知识、工程中测量压力的主要方法及其工作原理、应用特点，为正确选用和设计压力传感器打下基础。

【引例】

电容式传感器是将被测量转换为电容的变化来实现位移、压力、液位、转速、振动、加速度、角度、成分含量等物理量检测的装置，其基本特点是结构简单、适应性强、动态响应好、功耗小、可以进行非接触测量，是一种应用广泛的传感器。

以压力检测为例，例图3-1所示的电容式差压变送器可将p1和p2压力差转换成4～20mA的标准电流信号，并通过信号电缆线传输到二次仪表显示或应用。完成压力到电量的转换核心就是例图3-2所示的变极距式差动电容传感器。该电容传感器的两个球冠形固定电极由凹形玻璃（或绝缘陶瓷）圆片上的镀金薄膜形成，与中间的圆形检测膜片（动极板）的间距仅约0.5mm。当动极板两侧的压力不等时，动极板将凸向压力小的一侧，由此改变了电容器极板间距而引起电容量变化，实现压差到电容量的转换。例图3-3所示的则是一款采用MEMS技术制造的高度集成化、超低功耗的MPXY8300电容压力传感器。在很小的具有20个针脚的SOIC封装芯片中，利用MEMS技术制造了电容压力传感器、电容X轴、Z轴加速度传感器，并集成了温度传感器、512B的RAM、16KB闪存的8位微控制器（MCU）和RF发射器等电路。MPXY8300的超低功耗可以使一节锂电池使用10年，是组成精确感应车胎压力监控系统（TPMS）的传感器之一。

例图3-1 电容式差压变送器

例图3-2 差动电容传感器

例图3-3 MPXY8300电容压力传感器