Prinsipyo ng paggana at komposisyon ng capacitive pressure sensor

Ang capacitive pressure sensor ay binubuo ng dalawang gumagalaw na piraso (elastic metal diaphragm), dalawang nakapirming piraso (metal coating sa concave glass sa itaas at ibabang elastic diaphragm), mga output terminal at housing, atbp. Dalawang series capacitor ang nabubuo sa pagitan ng moving plate at ng dalawang nakapirming plate. Kapag ang intake pressure ay kumikilos sa elastic diaphragm, ang elastic diaphragm ay lumilikha ng displacement, na tiyak na magbabawas sa distansya gamit ang isang nakapirming piraso, at magpapataas sa distansya gamit ang isa pang nakapirming piraso (maaaring ipakita sa pamamagitan ng isang piraso ng papel). Ang distansya sa pagitan ng dalawang metal electrodes ay isa sa mga mahahalagang salik na nakakaapekto sa capacitance, tumataas ang distansya, bumababa ang capacitance, bumababa ang distansya, tumataas ang capacitance. Ang ganitong uri ng istruktura ay tinatawag na differential structure kung saan ang mga parameter ng dalawang sensing elements ay nagbabago ng parehong dami ngunit kabaligtaran dahil sa isang nasukat na dami.

Kung ang elastic diaphragm ay inilalagay sa pagitan ng side pressure at atmospheric pressure (ang itaas na lukab ng elastic diaphragm ay atmospheric), ang nasukat na presyon ay ang mesa; Kung ang elastic diaphragm ay inilalagay sa pagitan ng side pressure at ng vacuum (ang itaas na lukab ng elastic diaphragm ay dumadaan sa vacuum), ang absolute pressure ay sinusukat. Ang kapasidad ng capacitor ay proporsyonal sa dielectric at sa relatibong epektibong area nito sa pagitan ng dalawang plate ng capacitor, at inversely proportional sa distansya sa pagitan ng dalawang plate, ibig sabihin, C=ε A/D, kung saan ang ε ay ang dielectric constant ng dielectric, ang A ay ang relatibong epektibong area sa pagitan ng dalawang metal electrodes, at ang D ay ang distansya sa pagitan ng dalawang metal electrodes. Mula sa ugnayang ito, makikita na kapag ang dalawa sa mga parameter ay hindi nagbago at ang isa pang parameter ay ginamit bilang isang variable, ang capacitance ay magbabago kasabay ng pagbabago ng parameter.
Maraming uri ng mga circuit ng pagsukat na ginagamit sa capacitive pressure sensor. Kunin nating halimbawa ang bridge circuit upang ilarawan ang prinsipyo ng paggana ng capacitance differential sensor measuring circuit. Dahil ang capacitance ay isang AC parameter, ang bridge ay nae-excite ng AC sa pamamagitan ng transformer. Ang dalawang coil ng transformer at capacitance ng isang bridge, kapag walang inlet pressure, ang bridge ay nasa balanse, at ang dalawang halaga ng capacitance ay katumbas ng C0, kapag ang pressure effect, ang isa sa capacitance value ay C0 + delta C, ang isa pang capacitance value ay C0 – delta, C (delta C para sa external pressure na dulot ng variation ng capacitance), ay isang bridge na wala sa balanse. Kung saan mataas ang capacitance value, mataas din ang boltahe, at may nabubuong pagkakaiba sa boltahe sa pagitan ng dalawang capacitor, kung saan ang bridge ay bumubuo ng voltage output na U na kumakatawan sa intake pressure.