【導讀】說到可變電容，先要說說什么是電容(Capacitance)，它是一個物體持有電荷的能力。電容器是電路中的元件，可以儲存電荷，并被認為是電感和電阻的三個基本電子元件之一。
今天我們聊聊什么是可變電容傳感器
在許多壓力傳感器應用中，高精度是必不可少的。不管您是在測量成千上萬的PSI還是只有四分之一英寸的水柱，最苛刻的工作都需要最好的工具。雖然市場上有許多類型的壓力傳感裝置，但在精度和質(zhì)量方面，沒有一個比得上可變電容傳感器。可變電容壓力傳感器通常比其他類型的壓力傳感器更準確，一些產(chǎn)品精度高達±0.05% FS。
說到可變電容，先要說說什么是電容(Capacitance)，它是一個物體持有電荷的能力。電容器是電路中的元件，可以儲存電荷，并被認為是電感和電阻的三個基本電子元件之一。這項技術(shù)并沒有測量儲存的能量，而是測量可能儲存的能量。測量單位是法拉(F)，然而在大多數(shù)客戶使用的電容器裝置使用的是微法(µF)或更小。
電容器由兩個電極板組成，它們被稱為電介質(zhì)的絕緣層隔開。電容器在板的尺寸和排列以及所使用的介質(zhì)材料的種類上各有不同。當一個電容在電路中連接時，電源的電壓迫使電子在一個板的表面上，把電子從另一個板的表面上拉出來。這就產(chǎn)生了兩個板塊之間的能量電位差。
電容器的電容值可以根據(jù)應用進行固定或調(diào)整。電極板的大小、形狀和接近程度都能影響元件的電容性能。電極板塊越大，電容越大。在許多應用中，電容正變得越來越集成，例如計算機內(nèi)存、電容式麥克風、無線電接收器、脈沖磁體和壓力傳感器。
簡單地說，這些壓力傳感器是一種電容器，一種具有充電能力的裝置。當壓力作用到傳感器內(nèi)部的膜片上時，膜片就會收縮，或向固定電極彎曲，并改變電容。這種物理變化會導致電子輸出的變化，該裝置可將壓力讀數(shù)轉(zhuǎn)換成電流或電壓值。
然而，雖然原理可能是相同的，但在室內(nèi)壓力監(jiān)測器中使用的低量程傳感器與在發(fā)動機試驗臺使用的高量程傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有很大不同。
目前使用的可變電容傳感器有兩種：
Closing Gap和Opening Gap
Closing Gap
在Closing Gap傳感器上，有一個拉伸膜，由非常薄的不銹鋼制成，靠近或遠離固定電極，來改變電容值。
Closing Gap電容傳感器通常用于測量小于15psi的低壓應用。
這種傳感器的典型應用是室內(nèi)壓力監(jiān)測和暖通空調(diào)(HVAC)。例如Setra的SRIM2室內(nèi)壓力監(jiān)視儀。
Closing Gap傳感器可以是單向的，也可以是雙向的，這取決于應用的需求。在單向傳感器中，當隔膜向電極彎曲時，傳感器將輸出線性化，而雙向傳感器的隔膜在壓力變化時可以向任意方向移動。
這種Closing Gap的設計及其適合用于需要氣體隔離的壓差應用，譬如制藥工廠的潔凈間，疾控中心的傳染病房等，以上的設計既保證了膜片內(nèi)部無其他介質(zhì)，不會造成二次污染；也保證了壓差兩端的氣體隔離，保證了房間內(nèi)外不會因為壓差傳感器造成氣體交換形成污染。
Opening Gap
Opening Gap傳感器工作方式則不同；當施加壓力時，隔膜隨電極移動，致使電容變化，從而改變電輸出。
無論傳感器是Opening Gap還是Closing Gap，可由各種不銹鋼制成。工業(yè)壓力傳感器可與耐腐蝕性材料結(jié)合使用，例如氫會腐蝕某些類型的不銹鋼(如17 -4 SS)，并可能導致組件在長時間暴露后失效。因此，部分部件可使用耐腐蝕耐潮濕的材料，例如Setra Model 209H膜片和接液部件均采用316 L不銹鋼。
Opening Gap的設計，豐富了膜片的材料，鑒于其有效區(qū)域很小，可以鍍金，鍍鉑等多種貴金屬提高傳感器的性能。這些傳感器通常用于工業(yè)OEM和測試、測量應用，這些應用壓力范圍從15 PSI到10,000 PSI不等。例如Setra Model ASL高精度微差壓傳感器。
可變電容是傳感器技術(shù)的一個重要的大類，可變電容電容技術(shù)見證了19世紀工業(yè)革命和二十一世紀信息技術(shù)革命的交匯；是久經(jīng)考驗的技術(shù)，經(jīng)過多年的發(fā)展，可變電容技術(shù)已不局限于房間差壓的測量；從HVAC到各種測量測試現(xiàn)場；到工業(yè)設備內(nèi)的集成，可變電容至今仍發(fā)揮著重要的作用。
