Prinzip des kapazitiven Drucksensors

Der kapazitive Drucksensor ist eine Art Drucksensor, der die Kapazität als empfindliches Element verwendet, um den gemessenen Druck in eine Kapazitätswertänderung umzuwandeln.Diese Art von Drucksensor verwendet im Allgemeinen einen runden Metallfilm oder einen vergoldeten Film als Elektrode des Kondensators. Wenn der Film den Druck spürt und sich verformt, ändert sich die zwischen dem Film und der festen Elektrode gebildete Kapazität und das elektrische Signal kann sein Ausgang mit einem bestimmten Verhältnis zwischen der Spannung durch den Messkreis.
Der kapazitive Drucksensor gehört zum kapazitiven Sensor mit Polarabstandsänderung, der in einen einzelnen kapazitiven Drucksensor und einen kapazitiven Differenzdrucksensor unterteilt werden kann.
Der einfachkapazitive Drucksensor besteht aus einer kreisförmigen Folie und einer festen Elektrode.Der Film verformt sich unter Druckeinwirkung und verändert dadurch die Kapazität des Kondensators. Seine Empfindlichkeit ist ungefähr proportional zur Fläche und zum Druck des Films und umgekehrt proportional zur Spannung des Films und dem Abstand vom Film zur festen Elektrode .Der andere Typ einer festen Elektrode hat eine konkave Kugelform und die Membran ist eine am Umfang befestigte Spannebene.Die Membran kann durch die Methode der Kunststoffvergoldung hergestellt werden.Dieser Typ eignet sich zur Messung von Niederdrücken und verfügt über eine hohe Überlastfähigkeit.Ein einzelner kapazitiver Drucksensor kann auch aus einer Membran mit einem kolbenbewegten Pol bestehen, um hohen Druck zu messen.Dieser Typ reduziert den direkten Kompressionsbereich der Membran, sodass eine dünnere Membran zur Verbesserung der Empfindlichkeit verwendet werden kann.Darüber hinaus sind verschiedene Kompensations- und Schutzabschnitte sowie Verstärkungsschaltungen integriert, um die Entstörungsfähigkeit zu verbessern.Dieser Sensor eignet sich zur dynamischen Hochdruckmessung und Telemetrie von Flugzeugen.Einfachkapazitive Drucksensoren sind auch in den Ausführungen Mikrofon (also Mikrofontyp) und Stethoskoptyp erhältlich.
Die Druckmembranelektrode des kapazitiven Differenzdrucksensors befindet sich zwischen zwei festen Elektroden und bildet zwei Kondensatoren.Unter Druckeinwirkung erhöht sich die Kapazität des einen Kondensators, die des anderen verringert sich entsprechend und das Messergebnis wird über eine Differenzschaltung ausgegeben.Seine feste Elektrode besteht aus einer vergoldeten Schicht auf einer konkav gewölbten Glasoberfläche.Durch die konkave Oberfläche wird die Membran bei Überlastung vor Bruch geschützt.Differenzkapazitive Drucksensoren haben eine höhere Empfindlichkeit und eine bessere Linearität als einfachkapazitive Drucksensoren, sind jedoch schwieriger zu verarbeiten (insbesondere zur Gewährleistung der Symmetrie) und können keine Isolierung des zu messenden Gases oder der zu messenden Flüssigkeit erreichen, sodass sie nicht geeignet sind zum Arbeiten in Flüssigkeiten mit korrosiven oder Verunreinigungen.