سنسور خازنی فشار چیست؟

ساختار فیزیکی سنسورهای خازنی نسبتاً ساده است. این تکنیک روش نسبتا دقیقی برای حس کردن حرکت (ناشی از اعمال فشار) یک شیء فراهم می کند. این ادوات از یک دستگاه با یک الکترود ثابت و یک الکترود متحرک تشکیل شده اند. توانایی مدار مجتمع موجود در ساختار سنسور فشار خازنی، در انتگرال گیری از شرایط اولیه سیگنال، باعث بالا رفتن حساسیت این سنسورها می شود. طیف وسیعی از سنسورهای خازنی فشار از نوع دیافراگمی هستند در این حالت یک دیافراگم کشسان به عنوان الکترود غیر ثابت خازن عمل کرده و در اثر اعمال فشار و تغییر حالت دیافراگم، ظرفیت خازن تغییر می کند.

انحراف سنسور خازنی دیافراگمی در اثر اعمال فشار

مطابق با فرمول زیر، مقدار ظرفیت یک خازن وابسته به پارامترهای سطح هم پوشانی بین دو الکترود (A)، میزان گذردهی الکتریکی فضای بین دو الکترود (ε) و فاصله بین دو الکترود (d) است:

اندازه گیری فشار با روش خازنی تنها محدود به استفاده از دیافراگم کشسان نمی باشد. شکل زیر سه پیکربندی برای یک ساختار خازن صفحه موازی ساده را نشان می دهد. ساختار یک خازن ساده با صفحات متحرک غیر دیافراگمی، مطابق با یکی از حالت های موجود در شکل زیر است. لازم به ذکر است که ε1 گذر دهی فضای آزاد و ε2 گذر دهی نسبی ماده ی دی الکتریک بین صفحه ها است، A مساحت همپوشی بین الکترودها و  d فاصله ی بین الکترودهاست. در شکل a الکترود پایینی ثابت و الکترود بالایی متحرک بوده و در راستای عمودی حرکت می کند، بدین ترتیب در این مورد فاصله ی d در حال تغییر است و بنابراین با توجه به فرمول، ظرفیت خازن به صورت غیر خطی تغییر می کند. در شکل b ، حرکت صفحه متحرک در راستای افقی است و بنابراین فاصله بین صفحات (d) ثابت بوده و مساحت قسمت های هم پوشش (A) متغیر است، در نتیجه رابطه ی خطی بین ظرفیت و مساحت هم پوشی وجود دارد. شکل c ساختاری را نشان می دهد که هم فاصله ی الکترودها ثابت و هم مساحت هم پوشانی ثابت است. در این حالت جابجایی به یک ماده ی دی الکتریک در بین دو الکترود اعمال می شود.

نحوه عملکرد سنسورهای خازنی غیر دیافراگمی

تکنیک های خازنی به علت اینکه کمتر از نویز گرمایی تاثیر می پذیرند، به صورت ذاتی کم نویزتر از روش های بر پایه ی پیزو رزیستور هستند.

سنسور فشار خازنی، این سنسورها در ساختار خود دارای مدار مجتمع (IC) می باشند