随着微机电技术的发展,如今的电容式加速度传感器都普遍采用的MEMS技术制造。下图显示了一种MEMS变电容式加速度传感器的结构,它的整个敏感元件由粘在一起的三个单晶硅片构成。其中上、下硅片构成两个固定电极,传感器,中间的硅片通过化学刻蚀形成由柔性薄膜支撑的具有刚性中心质量块的形状,电容传感器,薄膜的厚度取决于该加速度传感器的量程。另外,在薄膜上还有刻蚀出的小孔,当薄膜随质量块运动时,空气流经小孔从而产生所需的阻尼力。由于采用MEMS技术得到了这种一体化的结构,它的可靠性是相当高的。
电容式位移传感器是以电容器为敏感元件,将机械位移量转换为电容器电容量变化的一种传感器。其特点是结构简单、分辨率高、工作可靠、动态响应好,可实现非接触测量,能在恶劣环境条件下工作,主要用于位移、液位等方面的测量。电容位移传感器是一种非接触电容式原理的精密测量仪器,电容位移传感器,具有一般非接触式仪器所共有的无磨擦、无损磨和无惰性特点外,还具有信噪比大,位移传感器,灵敏度高,零漂小,频响宽,非线性小,精度稳定性好,抗电磁干扰能力强和使用操作方便等优点。在国内研究所,高等院校、工厂得到广泛应用,成为科研、教学和生产中一种不可缺少的测试仪器。主要类型为ZCS1100型、ZNXsensor型、FWS-CⅡ型、FW-C1型。
电容上的任何压力差导致隔膜在压力的方向上弯曲。传感膜片是精密制造的弹簧元件,其位移是所施加力的可预测函数。在这种情况下施加的力只能是根据标准的方程式F = PA作用在隔膜表面区域上的压差的函数。
在这种情况下,我们有两个由两个流体压力相互作用引起的力,所以我们方程可以重写,以描述作为压差(P1 - P2)和膜片面积函数的合力:F = (P1 - P2)A。由于隔膜面积是恒定的,并且力可预测地与隔膜位移有关,所以可以计算差压是准确地测量隔膜的位移。
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