电容式技术

电容式传感器的主要应用是加速度测量.

电容式加速度计的基本工作原理是敏感元件由于受到加速度作用产生偏移, 引起成比例的电容变化.

加速度产生的力F 作用在已知质量块m上产生绕曲. 其绕曲运动受到刚度k的制约. 如图所示, 在质量块周围填充气体. 惯性力根据牛顿第二运动定律计算:

F = m a

已知力的大小, 质量块的位移可通过简单的弹性系数估算如下:

x = F/k

然而, 在实践中采用有限元分析(FEA)对复杂的弹性设计建立模型. 绕曲位移和敏感元件与上下电极板间隙的改变量相同, 但方向相反. 变化后的间隙为零点(0 g)时间隙(d) ± 绕曲偏移 (x) 亦即:

I₁ = d + x
I₂ = d – x

已知电极面积(A)和气体的介电常数(ε), 由间隙形成的电容可通过下面的公式计算:

C₁ = A ε/I₁
C₂ = A ε/I₂

电容差使内部桥式电路不平衡. 内置信号调节包括交流激励和同步解调. 并且向加速度计元件供电及输出与加速度信号成比例的模拟电压.  

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