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。这一种型式比较适合于测量低压这个工作条件的，它有比较高的过载能力。当然，要测量高压工作条件的话，可使用带有活塞动极膜片制造而成的单电容式压力传感器。这一种型式的传感器能够把膜片的直接的受压面积变小，这样就方便使用比较薄的膜片以致来提高它的灵敏度。它还有一个操作是用来提高抗干扰能力的，就是跟各种的保护和补偿部还有放大电路的整体整合在一起。这一种传感器就适用于对飞行物体进行遥测和在动态高压的工作条件下测量。单电容式压力传感器还可以分为听诊器式和传声器式这两种类型的。

四、厂家生产的压力传感器举例

1、电容式压力传感器血压计用电容式压力传感器SENSOR1

（由登方电子有限公司生产的）

品牌型号

SEKUO SENSOR101 种类压力材料金属

材料物理性质半导体

材料晶体

结构

单晶

制作工艺集成输出信号模拟型

防护等级3X 线性度

±1%（%F.S.）

迟滞

1

（%F.S.）

重复性1（%F.S.）

灵敏度±1% 漂移±1%

分辨率16BIT

特点：

成本低，系统无需A/D转换器即可达到16BIT的分辨率，广泛用于电子血压计和其他响应压力范围的压力计。

SENSOR101微型压力传感器

测量范围：0~40kPa / 0~300mmHg

测量精度：±1%

温度范围：+10℃～35℃

湿度范围：30～75%

产品直径：22mm

2、FL-3651 电容式压力传感器（深圳市中测计量检测机构生产）

产品概述

FL-3651型电容式压力变送器是我公司引进国外先进技术和设备生产的新型变送器，关键原材料、元器件和零部件均采用进口，整机经过严格组装和测试，该产品具有设计原理先进、品种规格齐全、安装使用简便等特点。由于该机型外观上完全融合了目前国内最为流行，并被广泛使用的两种变送器(罗斯蒙特3051与横河EJA)的结构优点，给使用者有耳目一新的感觉。同时与传统的1151、CECC 等系列产品在安装上可直接替换，有很强的通用性和替代能力。为适合国内自动化水平的不断提高和发展，该系列产品除设计小巧精致外，更推出具有HART

现场总线协议的智能化功能。

主要特点

◆精度高

◆稳定性好

◆二线制(特殊可四线制)

◆固体元件，接插式印刷线路板

◆小型、重量轻、坚固抗振

◆量程、零点外部连续可调

◆正迁移可达500％；负迁移可达600％

◆阻尼可调

◆单向过载保护特性好

◆无机械可动部件，维修工作量少

◆全系列统一结构，零部件互换性强

◆接触介质的膜片材料可选择

(316L、TAN、HAS-C、MONEL等耐腐蚀材料)

◆防爆结构，全天候使用

◆智能HART现场总线协议

工作原理

过程压力通过两侧或一侧的隔离膜片、灌充液传至6室的中心测量膜片。中心膜片是一个张紧的弹性元件，它对于作用在其上的两侧压力差产生相应变形位移，其位移与差压成正比，最大位移约0．1mm，这种位移转变在电容极板上形成差动电容，由电子线路把差动电容转换成二线制的4～20mA DC信号输出。

功能参数

使用对象：液体、气体;和蒸汽.

供电电压：12～36V DC，标准值24VDC；

输出信号：4～20mADC；(特殊可为四线制 220V AC供电 0-10mA DC输出环境温度：－25～70℃(一般变送器)，－15～70℃(带现场指示器)

储藏温度：－40～100℃；

防护等级：dⅡBT4 iaⅡCT5；

法兰标准：JB/T82.2－94(执行其它标准请注明)；

电源影响：小于输出范围的±0.005%/V；

振动影响：在任何方向上振动频率200Hz时，所引起的误差为最大范围的0.05%／g(微差压为0.25%／g)；

安装位置影响：当工作膜片未垂直安装时，可能产生不大于0.24Pa的零位误差，此误差可通过调整零位来消除，对量程无影响

精度:0.2% 0.5% 智能型;0.075%

稳定性：六个月内不超过变送器的精度；

导压连接件：在压力容室上的连接螺孔为1/2－14NPT.与普通1151相同; 电缆连接孔的螺孔为M20×1.5；

指示器：现场输出指示器有电流表，线性指示0～100%；3-1/2位LCD液晶显示量程和零位：外部连续可调；

正负迁移：差压变送器：最大正迁移量为500%，最大负迁移量为600% 绝对压力：最大正迁移量为500%，只可正迁移；

过载压力：不超过规定压力的1.15倍，变送器不会损坏；

容积变化量：小于0.16cm3

阻尼时间：充硅油时,0.2～1.67秒内连续可调.

技术数据

(不带迁移，在标准工作条件下，充硅油，316不锈钢隔离膜片)

◆精确度：±0.25％，±0.5％(智能犁：±0.1％)