新闻中心

EEPW首页 > 测试测量 > 设计应用 > 一种新型测量方法催热电容传感器的应用

一种新型测量方法催热电容传感器的应用

作者:时间:2010-06-13来源:网络收藏

  电容式传感器

  以前的电容分析系统要求的电容比较大,以及接触时电容值的变化很大。对传感器制造商来说,需要足够大的变化经常会带来问题,而在较小的却不会出现。例如,典型的150pF湿度传感器不仅相当昂贵(因为比较大),还容易出错,且长时间的稳定性也较差。

  电容器的电容可以根据它的结构来计算:C =εoεrA/d

  其中,εo是真空介电常数,εr是材料的介电常数,A是所用的导板面积,d则是两个电极之间的距离。除少数例外(如压力传感器),所有都是利用导板表面或电介质的变化来电容的改变。大多数传感器可以被划分成两类:一类是导板面积(几何)变化的(如液位传感器或位移传感器);另一类是依赖 εr变化的(如 接近传感器或湿度传感器)。

  湿度传感器是电介质传感器的经典例子,使用湿度敏感聚合物层作为电介质。随着湿度的增加,堆积越来越多的水分子,因此εr增大。传感器检测液体(如油或燃料)的纯度,实质由两块固定的导板构成,液体自身形成电介质。必需的液体特性根据经验来确定(例如:油或燃料中增加的水份)。温度起到决定性的作用,也必须可靠地确定。电介质变化的简单的接近传感器,通常需要最复杂的测量电子学。

  在许多情况下,接近传感器在印制电路板包括两个导体。中间媒介电介质的值非常小(接近1)。如果一个物体,例如手,移动到电容器的电子区域,它就改变电容。人体的组成超过90%水,因而电介质的值非常大(约50)。

  遥控开关非常容易制造,因而使得诸如无钥匙点火或对电动窗的箝位保护之类的应用成为可能。无钥匙汽车一个重要的必要条件是尽可能使输入电流最低——标准情况是低于100A。多年以来制造商已经将Σ-Δ转换器进行优化,因此已有一些适合的体系结构。

  雨水传感器可以用一个类似的方法来实现。它们易于制造,性价比较高,而且尺寸也可以是一项优势。然而,基于水滴光学折射的传统雨水传感器在挡风玻璃只有一个非常小活动区域,这就降低了系统灵敏度,导致重复出现干擦和没有擦到的问题。

  几何变化传感器

  依靠几何变化的传感器的例子有压力传感器、液位传感器和位移传感器-这些传感器都是简单地移动固定导板之间的电介质。压力传感器使用具有固定尺寸的两块导板作为膜;由于导板有弹性,作用在传感器上的压力就会改变它们之间的距离。

  由于热扩散,温度传感器需要考虑改变的几何形状。设想两个电极中的一个附着在芯片上,另一个附着在由金属或陶瓷构成的支架上,因此支架自己作为传感器。以陶瓷为例,能够承受非常高的压力和侵入的媒介。与经典的惠斯通电桥相比较,电容压力传感器的主要优点是对输入电流的要求更低,使得他们特别适合于诸如轮胎压力控制之类的应用。

  在一个液位传感器中,一对固定的导板浸没在要测量的液体中。制造商能够以非常低的成本制造出印制导体。第二对导板附着在底部,可以检测出由于温度或其他影响导致的电介质变化,如下图所示。

  在所有方法中,都证实了Σ-Δ技术是非常令人满意的。许多情况下,无论如何数字滤波器都是必要的,它们可以用来实现必需的动态特性。 例如,在液压传感器中需要非常长的时间常数,而接近传感器必须适应变化了的四周环境(如湿度传感器要适应雨或冰)。



关键词: 测量 电容传感器 CDC

评论


相关推荐

技术专区

关闭