電容式壓力傳感器簡介：科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展極大地豐富了壓力測量產(chǎn)品的種類，現(xiàn)在，壓力傳感器的敏感原理不僅有電容式、壓阻式、金屬應(yīng)變式、霍爾式、振筒式等等，但仍以電容式、壓阻式和金屬應(yīng)變式傳感器最為多見。

 

    金屬應(yīng)變式壓力傳感器是一種歷史較長的壓力傳感器，但由于它存在遲滯、蠕變及溫度性能差等缺點，其應(yīng)用場合受到了很大的限制。 

 

     壓阻式傳感器是利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)制造的一種新型的壓力傳感器，它具有制造方便，成本低廉等特點，但由于半導(dǎo)體材料對溫度極為敏感，所以其性能受溫度影響較大，產(chǎn)品的一致性較差。 

 

電容式壓力傳感器是應(yīng)用最廣泛的一種壓力變送器，其原理十分簡單。一個無限大平行平板電容器的電容值可表示為： 

C= ε s/d

ε 為平行平板間介質(zhì)的介電常數(shù)

d 為極板的間距，

s 為極板的覆蓋面積

 改變其中某個參數(shù)，即可改變電容量。由于結(jié)構(gòu)簡單，幾乎所有電容式壓力傳感器均采用改變間隙的方法來獲得可變電容。電容式壓力變送器的初始電容值較小，一般為幾十皮法，它極易受到導(dǎo)線電容和電路的分布電容的影響，因而必須采用先進的電子線路才能檢測出電容的微小變化。可以說，一個好的電容式傳感器應(yīng)該是可變電容設(shè)計和信號處理電路的完美結(jié)合。

 

   Setra 壓力傳感器的工作原理

 

Setra 的壓力傳感器采用了結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用且極穩(wěn)定的可變電容形式，下圖為 Setra 壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，可變電容由壓力腔上的膜片和固定在其上的絕緣電極所組成，當(dāng)感受到壓力變化時，膜片要產(chǎn)生微微的翹曲變形，從而改變了兩極的間距，采用 Setra 獨特的檢測電路測電容的微小變化，并進行線性處理和溫度補償。傳感器輸出與被測壓力成正比的直流電壓或電流信號。精巧的結(jié)構(gòu)、高性能的材料及先進的檢測電路的完美結(jié)合，賦予了 Setra 壓力傳感器以很高的性能。

          

            Setra 壓力傳感器的特點

高性能

  

為了保證產(chǎn)品的高性能，Setra 壓力傳感器采用材料構(gòu)成可變電容，由于這些材料具有極穩(wěn)定的物理化學(xué)性能，使產(chǎn)品具有極高的性能。根據(jù)用戶需要 Setra 可提供高達± 0.02%FS 的傳感器，穩(wěn)定性優(yōu)于± 0.05%FS ，如此高的性能是采用其它敏感原理的產(chǎn)品難以達到的。 此外，采用 Setra 先進的檢驗電路可檢測出敏感電容極微小的變化，從而使傳感器具有很高的分辨率，如 Setra 的 Model270 大氣壓力變送器的分辨率可達 0.005%FS。

 

機械變形

 

    敏感電容模極板間距的微小的變化，即可產(chǎn)生可測量的電壓信號變化，小的機械變形使傳感器的遲滯和非重復(fù)性誤差大大降低，同時傳感器的速度也得到很大提高。

測量范圍寬

 

    Setra 的壓力傳感器具有很寬的測量范圍，它可對 25Pa ～ 70MPa 范圍的壓力進行精確的測量，且具有極高的穩(wěn)定性。上圖為 Setra Model239高精度差壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，此傳感器最小測量范圍為 0 ～ 125Pa ，測量精度可達 0.073%FS ，靜壓可從真空至 1.7MPa。在 0 ～ 65 ℃范圍內(nèi)，溫度影響 < ± 1.8%FS/100 ℃，過載能力最高可達 FS 的 270 倍。

 

長期穩(wěn)定性好

 

    Setra 的壓力傳感器與其他同類產(chǎn)品相比具有更高的穩(wěn)定性，與其它傳感器如金屬應(yīng)變式傳感器不同，電容式壓力變送器的蠕變，時效和溫度影響均很小。幾乎所有不利因素對電容式傳感器輸出穩(wěn)定性的影響均小于其他形式的傳感器。Setra 壓力變送器的零點穩(wěn)定性可達到 0.05%FS/ 年。

 

高輸出信號

 

     Setra 壓力傳感器的電路可將電容的微小變化直接轉(zhuǎn)換成高輸出信號，而無需進行信號放大，壓阻式傳感器（薄模式， C 式）輸出信號低，易受外界信號干擾等缺點，而這通常是傳感器穩(wěn)定性差，受溫度影響大，易受電磁波干擾的主要原因。

 

防腐性能好

 

     Setra 壓力傳感器與介質(zhì)相接觸的材料均采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，因而可與許多酸堿溶液，腐蝕性氣體或液體很好地相容。

 

抗電磁場干擾

 

     高輸出信號、抗干擾設(shè)計及采用金屬外殼和，使 Setra 壓力傳感器對外部電磁場具有很高的抑制能力，它具有與可編程控制相當(dāng)?shù)目垢蓴_能力。

 

在惡劣環(huán)境中工作

 

    Setra 壓力傳感器非常經(jīng)久耐用，它的工業(yè)級的產(chǎn)品可承受最小 10 7 次測滿量程壓力循環(huán)，如果工作壓力不，傳感器的循環(huán)壽命幾乎可達到無限長，而且其工業(yè)的產(chǎn)品均能承受 100 ～ 200kg 的沖擊和最小 10 ～ 20 的振動。

 

 

應(yīng)用：通用高精度壓力測量、科研試驗及測量、真空系統(tǒng)、發(fā)動機試驗臺、功率計、工程測試單元、醫(yī)療、環(huán)境測試、風(fēng)速測量、泄漏檢測、能量管理、HVAC控制、工程機械車輛、天然氣設(shè)備、發(fā)電廠、制冷、機器人、自動氣象站及氣象觀測系統(tǒng)、發(fā)動機試驗臺、實驗室或產(chǎn)品過程監(jiān)測、工程設(shè)備、液壓系統(tǒng)、壓縮機控制、工業(yè)發(fā)動機、曖風(fēng)空調(diào)/制冷系統(tǒng)、 海上鉆井平臺、農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)等。

 

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