通过电容技术感测间隙变化的制作方法

专利名称：通过电容技术感测间隙变化的制作方法
技术领域：
本公开通常涉及测量装置的技术领域，并且在一个实施例中涉 及通过电容才支术来感测间隙变4匕。
背景技术：
测压元件可以是将力转换成差动信号(例如，差动电信号)的 装置(例如，换能器)。测压元件可以用于各种工业用途(例如，
标度盘、卡车测重站、4i力测量系统、力测量系统、载荷测量系统 等)。测压元件可以通过4吏用应变4义制成。应变4义可以用于测量物 体的变形(例如，应变)。应变仪可以包括柔性衬垫，该衬垫支撑 蚀刻于该柔性衬垫上的金属箔图案。随着物体发生变形，金属箔图 案也发生变形，导致其电阻发生变化。
应变仪可以与其它应变仪相连接，从而以惠斯通电桥的结构形 成测压元件(例如，由四个应变4义构造而成，该四个应变4义中，其 中一个具有未知值，其中一个是可变的，并且其中两个是固定且相 等的，它们连接成正方形的侧边)。当输入电压施加到惠斯通电桥
结构的测压元^f牛时，llr出可以变成与该测压元件上的力成比例的电
压。该输出可能需要通过方文大器方文大(例如，125X)后才可被用户
读取(例如，因为惠斯通电桥结构的原始输出可能4又为几毫伏)。 此外，惠斯通电桥结构下的测压元件在操作时可能消耗大量能量 (例如，数毫瓦的能量)。 制造惠斯通电桥结构的测压元件可以包括一 系列的操作(例 如，冲*密加工、连4妄应变〗义、匹配应变4义、环境保护纟支术、和/或 信号调节电路中的温度补偿等)。这些操作可能增加复杂性，其可
提供仅为60%的生产率，并且可能使得测压元件的特定设计仅能用 于有限的测量范围(例如，10-5,000磅之间)。此外，惠斯通电桥结 构的局限性可能仅允许有限数量的波形因数(例如，S型波形因数 和/或单点波形因数等)，以获得所需的测压元件特性。对于许多 工业应用来说，制造和使用测压元件的各种操作的复杂性可能使得 成本增加(例3口，凄t百和lt千美元)。

发明内容
本发明7>开了一种通过电容4支术来感测间隙变化。在一个方面 中，装置包括第一导电表面和第二导电表面，该第二导电表面基 本上平行于第一导电表面；以及传感器，用于基于第一导电表面与 第二导电表面之间的间距变化而产生测量值。该间距变化可以由第 一导电表面相对于第二导电表面的偏移(deflection)而引起，并且 该偏移可以是压缩力和/或膨胀力。该间距变化可以由第 一导电表 面与/或第二导电表面之间的隔板的厚度变化而引起。
传感器可以应用算法，该算法将电容变化转换成电压变化和/ 或频率变化，以产生测量值。该测量值可以是相对于第二导电表面 施加于第一导电表面上方的表面的力。该间距变化可以由施加于第 一导电表面和/或第二导电表面上方的表面的载荷而引起。第一导 电表面和第二导电表面可以形成传感电容器(例如，可变电容器)， 并且传感电容器的电容变化可以和第一导电表面与第二导电表面 之间的间距变化成反比。
的湿度、装置的温度、和/或装置周围环境的气压等)而调节(例 如，补偿)测量值。第一导电表面和/或第二导电表面可以制造成 任何几何形状，包括矩形形状、椭圆形形状、和/或具有长度不全相同的侧边的形状。第 一导电表面和第二导电表面可以涂刷(paint) 于形成装置的任意个非导电印刷电路板上。
在另一方面中，装置包括标准电容器，其电容基于装置周围 的环境条件而变化；传感电容器，其电容基于形成传感电容器的板 的偏移和/或环境条件而变化；以及电路，用于在从传感电容器的 电容中消除环境条件的影响之后产生测量值。可以包括壳体，该壳 体包围标准电容器、传感电容器、和电路。
经受偏移的板可以结合于壳体中。该壳体可以由金属板形成， 这些金属板均被激光蚀刻和/或粘合在一起，以形成所述壳体。壳 体可以由可^皮磨削以形成该壳体的单个金属块形成。形成传感电容 器的板的偏移可以由施加于壳体的载荷引起，并且测量值可以是施 加于壳体的力(例如，该力可以由载荷引起)。标准电容器与壳体 底部之间的屏蔽隔板可以使影响测量值的寄生电容的影响最小化， 并且屏蔽隔板的高度可以比标准电容器的板之间以及传感电容器 的板之间的板隔板大至少十倍。
形成标准电容器的每个板的面积可以比形成传感电容器的每个板的面积大至少十倍，以减少产生测量值所需的方文大量。电路可 以包括无线发送器和无线接收器，并且装置可以通过网络与数据处 理系统通信，该数据处理系统分析由装置的各种操作产生的数据。
在又一方面中，方法包括基于形成可变电容器的第一导电表 面与第二导电表面之间的间距变化，自动产生测量值；以及将测量值传送至与可变电容器相连接的数据处理系统。该间距变化可以由 第一导电表面相对于第二导电表面的偏移(例如，可以是压缩力和/或膨胀力)而引起。该方法可以包括通过分析标准电容器的凄t据， 基于至少一种环境条件来调节测量值。该方法可以包括以任何几4可 形状来制造可变电容器和标准电容器。该方法可以包括将第一导电 表面和第二导电表面涂刷在非导电印刷电路板上。该方法可以以包 含一套指令的机器可读介质的形式而被执行，当所述指令被机器执 行时，使得机器执行此处所公开的任何操作。通过附图及下面的详 细描述，其它特征将显而易见。


通过示例(但不是限制)的方式，在附图的各图中示出了例示
性实施例，附图中相同标号表示相似部件，并且附图中
图1是根据一个实施例的具有传感电容器和标准电容器的层叠 式装置的三维-现图。
图2A至2G是#4居一个实施例的图1所示的具有传感电容器 和标准电容器的层叠式装置的分解视图。
图3是根据例示性实施例的具有传感电容器和标准电容器的盒 式装置的三维^L图。
图4是#4居一个实施例的可用于包围图3所示的盒式装置中的 传感电容器和标准电容器的雕刻(carved)材料的三维—见图。
图5是根据一个实施例的可用于包围图3所示的盒式装置中的 传感电容器和标准电容器的多层材料的三维视图。
图6是根据一个实施例的图1所示的装置的网络启动图。
图7是才艮据一个实施例的测量力700的过程图。
图8是根据一个实施例的具有传感电容器和标准电容器的座椅 装置。
图9是根据一个实施例的基于形成传感电容器的第一导电表面 与第二导电表面之间的间距变化而自动产生测量值的过程流程图。
通过附图和下面的详细描述，本实施例的其它特征将显而易见。
具体实施例方式
公开了 一种通过电容^支术来感测间隙变化。在以下的描述中， 为了解释的目的而阐述了多个特定细节，以^f更提供对各个实施例的 充分理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显，在没有这些特 定细节的情况下也可以实施各个实施例。例示性实施例提供了基于 形成传感电容器的第 一导电表面与第二导电表面之间的间距变化 而自动产生测量值的方法和系统。标准电容器可以用来基于至少一 种环境条件而调节测量值。
此外，在另一实施例中，方法可以包4舌将测量值传送至与传感 电容器相连接的数据处理系统。另外，该方法可以是包含一套指令 的机器可读介质的形式，当由机器执行这些指令时，所述指令使得 才几器进4于此处所描述的<壬何方法。如下所述，方法和系统的例示性 实施例可以用来提供高精度、低成本的载荷感测装置(例如，载荷 传感器、压力传感器等)。可以理解，此处所讨论的各个实施例可 以是/可以不是相同的实施例，并且可以归类到此处未明确公开的 各个其它实施例中。
图1是根据一个实施例的具有传感电容器(例如，图8所示的 传感电容器808)和标准电容器(例如，图8所示的标准电容器806)的层叠式装置150的三维一见图。层叠式装置150包括顶层100、印 刷电鴻^反102、隔才反104、印刷电鴻4反106、隔^反108、印刷电路^反 110、屏蔽隔纟反112 (例如，屏蔽隔纟反可以是4壬<可类型的隔玲反)、以 及底层114。电缆116 (例如，接口电缆)可以将层叠式装置150 连接到数据处理系统(例如，图6所示的数据处理系统602)。此外， 如图1所示，可以将力118 (例如，载荷、重力、压力等)施加到 顶层100。参照图2A-2G，可以更好地理解层叠式装置150的各个 部件。
图2A-2G是图1的层叠式装置150的分解^L图。图2A示出了 顶层100和印刷电路板102。顶层100可以由诸如铝、钢、和/或 塑料等的材料制成。印刷电路板102包括导电表面216。该导电表 面可以涂刷(例如，溅射、涂覆等)于印刷电路板102上。如图2A 所示，印刷电路板102可以结合(例如，螺接到、粘合、蚀刻、粘 贴、固定等)于顶层100，从而当力118 (例如，如图1所示)施 力口于顶层100时，顶层100、印刷电路^反102、以及导电表面216 可以发生偏移(例如，随力118而向内4,进层叠式装置150)。
导电表面216的偏移可导致传感电容器(例如，传感电容器可 以由^皮隔才反104隔开的导电表面216和导电表面220形成，3口图2A、 图2B、和图2C所示)的电容发生变化。间距变化可以由导电表面 216相对于导电表面220的偏移而引起，并且该间距变化可以是压 缩力和/或膨胀力。在一个实施例中，导电表面216和导电表面220 基本上彼此平行，并且具有相同的物理面积和/或厚度。在一个实 施例中，传感电容器的电容变化可以与导电表面216与导电表面220 之间的间距变化成反比。
图2B是图1所示层叠式装置150的隔板104的视图。隔板104 可以由绝缘材料(例如，塑料、聚合物、泡沫等)制成。隔板104 可以在导电表面216与导电表面220之间形成间隙。该间隙可以填充有空气或任何其它气体(例如，惰性气体)。在一个实施例中，
隔板104是刚性的，并且当力118 (例如，如图1所示)施加于顶 层100时，该隔板不发生偏移。在另一实施例中，当力118施加于 顶层100时，隔板104膨胀和/或收缩，原因是当力118施加于顶 层100时隔纟反104的压力增加和/或减小。
图2C是印刷电路板106 (例如，非导电材料)的视图。在图 2C所示的实施例中，导电表面220被涂刷(例如，涂覆、溅射等) 于印刷电路板102的一侧上。此外，导电表面220可以涂刷于图2C 所示的印刷电路板106的另一侧上。在可替换实施例中，导电表面 220和导电表面222在印刷电路板106上可以是隔开的层(例如， 印刷电路板106上方和/或下方的不同层)。
图2C所示的导电表面222和图2E所示的导电表面228可以被 图2D所示的隔板108隔开。根据一个实施例，导电表面222和导 电表面228可以形成标准电容器(例如，类似于图8的标准电容器 806)。由于当力118施加于顶层100时，导电表面222和导电表面 228不能相对于彼此改变位置，所以它们的电容不能随所施加的力 118而变化(例如，电容由"电容- (介电常数乘以重叠面积)除 以(表面之间的间3巨)"来计算)。
这样，由导电表面222和导电表面228形成的标准电容器可以 仅由于环境因素(例如，第一导电表面与第二导电表面之间的间隙 中的湿度、层叠式装置150的温度、以及导叠式装置150周围环境 的气压等)而发生改变。因此，当力118施加于层叠式装置150时， 可以从传感电容器(例如，由导电表面216和导电表面220形成的) 电容变化的测量值中消除这些环境条件的影响，以<更更精确地确定 传感电容器的电容变化。
在一个实施例中，导电表面222和导电表面228的表面面积可 以比形成传感电容器(例如，导电表面116和导电表面220)的各 个玲反的面积、大至少十倍，以侵j咸少当产生施力口于顶层100的力118 的测量值时所需的》文大量(例如，利用图2E所示的处理才莫块224 )。 图2E的处理才莫块224可以包括连4妄器226，该连4矣器通过电缆116 (例如，如图1所示)将层叠式装置150 (例如，如图1所示)连 接至数据处理系统602 (例如，如图6所示)。基于图2A的导电表 面216与图2C的导电表面220之间的间距变化，处理才莫块224可 以用来产生测量值(例如，通过按照图7所示的操作)。此外，在 从传感电容器的电容中消除环境条件的影响(例如，通过减去可能 仅受环境条件影响的标准电容器的变化)之后，处理模块224可以 产生传感电容器的测量值。
图2F所示的屏蔽隔板112可以将印刷电路板110与底层114 隔开(例如，以便将影响测量值的寄生电容的影响最小化)。在一 个实施例中，屏蔽隔板112的高度可以比标准电容器的板之间(例 如，隔板108)以及传感电容器的板之间(例如，隔板104)的板 隔板(例如，隔板104和隔板108 )大至少十倍。底板114示于图 2G中。底板114可以包括如图2G所示的缺口 232。缺口 232可以 直接位于处理才莫块224的下方，以使z使连4妻器226 i殳置在底层114 中。在一个实施例中，底层114可以由与顶层100相同的材料制成。 在一个实施例中，图2G所示的一组螺钉230可以将图2A-2G所示 的各个部件;波此物理i也连4妻，以形成层叠式装置150(例如，在可 替换实施例中，各个部件可以焊接在一起、粘合在一起等)。
图3是4艮据一个实施例的具有传感电容器(例如，图8所示的 传感电容器808)和标准电容器(例如图8所示的标准电容器806) 的盒式装置350的三维视图。盒式装置350包括顶层300、印刷电 3各才反302、 g卩席'J电i 各才反306、 P鬲才反308、 -卩屌'J电i 各外反310、屏蔽P鬲才反312、以及底杯(bottom cup) 314。印刷电路才反306 ^皮示为在一侧 上涂刷有导电表面320 (例如，类似于图2C所示的导电表面220) 以及在另一侧上涂刷有导电表面322 (例^口，类合乂于图2C所示的 导电表面222 )。涂刷于印刷电路板312上的导电表面316和涂刷于 印刷电路板306上的导电表面320可以形成传感电容器(例如，图 8所描述的传感电容器808)。
与图1的层叠式装置150不同，图3的盒式装置350在印刷电 if各才反302与印刷电路^反306之间不具有隔^反(例如，隔才反104 )(例 如，该隔板在图3中不需要，原因是底杯314比印刷电i 各板306的 顶部高，从而当将顶部(例如，通过顶层300与印刷电路板302的 结合而形成)设置于底杯314上时，在印刷电路板302与印刷电路 4反306之间产生间隙)。应该注意到，底杯、314、顶层300、和印刷 电路板302可以具有比形成盒式装置350的其它部件(例如，印刷 电路板306)更大的物理尺寸。此外，顶层300与印刷电路板302 可以;波此集成在一起(例如，粘合、粘贴、；波此螺接、固定等)。 图3的盒式装置350的其它实施例可以与图2A-2G中所描述的实施 例相同。
图4是根据一个实施例的可以用来包围(例如，为之提供壳体) 图3所示盒式装置350中的传感电容器(例如图8所示的传感电容 器808)和标准电容器(例如图8所示的标准电容器806)的雕刻 材料的三维视图。在图4中，单个块体(例如，钢)用于形成底杯 414。在一个实施例中，图4中的底杯414代替了图3中的底层314， 并且该底杯包括图3所示的底层314与顶才反300之间的各个结构(例 如，电容表面/板、隔板等)。底杯414可以通过可保持底杯414 的结构和/或抗拉完整性的任何工艺(例如，包括切削、磨削、蚀 刻、和/或钻孔等)由单片金属制成。这样，通过将力通过底杯414 的壁向下引导，底杯414能够承受更大的力(例如，图1的力118)。
图5是4艮据一个实施例的可以用来包围图3所示盒式装置350 中的传感电容器和标准电容器的多层材料的三维^L图。具体地，图 5示出了才艮据一个实施例的由多个块体材并+形成的底杯514。单个 薄实心金属块可以形成图5所示的底层500。此外，底杯、514的其 它层可以由每一层均进行过激光切割(例如，激光蚀刻)和/或图 案化的层(例如层502A-502N )形成(例如，以〗更以比图4的底杯 414中可能需要的单个块体中的磨削技术更低的成本来形成底杯 514)。例如，层502A-502N可以是标准的金属尺寸和/或形状，从 而减少了制造底杯514的成本。
在一个实施例中，图5中的底杯514代替了图3中的底层314， 并且该底杯包括图3所示的底层314与顶板300之间的各个结构(例 如，电容表面/板、隔板等)。与图4的实施例相同，通过将力通 过底杯514的壁向下引导，图5的底杯514能够承受更大的力(例 如，图1的力118)。此外，因为可以使用标准的加工技术制造底杯 514，所以可以比图4中所描述的底杯414更廉价地制造底杯514。
图6是4艮据一个实施例的图1所示装置150的网络启动图。第 一实施例，装置150A通过4妻口电缆(例如，图1的电缆116和/ 或图6的电缆616 )连4妻至凄t据处理系统602。第二装置150B通过 网络600无线连接至数据处理系统602。在一个实施例中，网络600 为互联网。在另一实施例中，网络600为局域网。^t据处理系统606 可以通过网络600接收来自装置150A和/或装置150B的数据(例 如，测量力和/或载荷的输出数据等)。在一个实施例中，数据处 理系统606分析由装置(例如，层叠式装置150A)的各种操作所 产生的凄t据(例如，测量值)。存取装置604 (例如，能够在形成无 线网络的装置之间进4亍无线通信的装置)可以4是供与装置150B的 无线连接。在一个实施例中，装置150B包括发送/接收电路608和 /或用于启动装置150B的无线接口控制器610,以通过网络600进
4亍无线通信。在一个实施例中，发送"妄收电路608和/或无线4妄口 控制器610可以集成到图7的处理模块714中。
图7是根据一个实施例的测量力700的过程图。根据一个实施 例，在图7中，力700可以施加于传感器702 (例如，图1的具有 导电表面106的顶层100)。当将图1的力118施加于装置(例如， 层叠式装置150和/或盒式装置350)时，电子电路(例如，软件和 /或硬j牛编石马)可以应用算法来测量传感电容器的寺反之间(例々0， fe口 图2A和图2C所示的形成传感电容器的导电表面216与导电表面 220之间)的间距变化704 (例如，间隙)。在一个可替换实施例中， 可以考虑才反之间的面积变化，而不是间隙变化。
然后，基于形成传感电容器的板(例如，图1的具有导电表面 106的顶层100)之间的间隙变化，可以计算电容变化706。还可以 计算电容变化706、电压变化708、和/或频率变化710,以产生测 量值(例如，施加于传感器702的力700的估计值)。可以将电容 变化706的数据、电压变化708的教:据、和/或频率变化710的数据 提供给数字化模块712 (例如，模拟-数字转换器)。最后，数字化 模块712可以与处理模块714 (例如，可以集成到处理模块224的 微处理器) 一起工作，以便将电容变化706的数据、电压变化708 的凄t据、和/或频率变化710的lt据转4奂成测量值读ft716 (例如， 施加于传感器702的力700的测量值)。
图8是才艮据一个实施例的具有传感电容器808 (例如，可变电 容器)和标准电容器806的座椅装置850。座椅装置850 (例如， 汽车座椅装置、飞机座椅装置等)包括座椅螺杆结构(bolt to seat structure) 800和虫累才干安装4九道(bolt to mounting rail) 802。施力口的 重力820 (例如坐在汽车内的座椅上的人)可以在顶杯816上及传 感电容器808的一个板上施加力。偏心定位凸台818可以提供座椅 螺杆结构800与顶杯816之间的4妄合点。顶杯816可以与图1的顶 ^反100相4以，并且传感电容器808可以由图2A和图2C所示的导电 表面216和导电表面220形成。应该注意的是，形成传感电容器808 和标准电容器806的各个导电表面可以制造成任何几何形状，包括 矩形形状、椭圆形形状、和具有长度不全相同的侧边的形状。
一组安装螺4丁 814可以将电子封装件812(具有图2E所示的处 理模块224 )固定于图8所示的隔板810和底杯804。隔板810可 以设置于标准电容器806与底杯804之间，并且在一个实施例中， 该隔板可以比标准电容器806的板之间以及传感电容器808的板之 间的才反隔^反大10倍。
图9是根据一个实施例的基于形成传感电容器(例如，图8的 传感电容器808)的第一导电表面(例如，图2A的导电表面216) 与第二导电表面(例如，图2C的导电表面220)之间的间距变化 而自动产生测量值(例如，利用图2E所示的处理才莫块224 )的过程 流程图。在操作902中，可以将第一导电表面(例如，图2A的导 电表面216)和第二导电表面(例如，图2C的导电表面220)涂刷 于非导电印刷电路板(例如，分别涂刷于印刷电路板102和印刷电 路板106)上。
然后，在操作904中，可以将传感电容器(例如，传感电容器 808)和标准电容器(例如，标准电容器806)制造成任何几何形状 (例如，将传感电容器和/或标准电容器的板形成为矩形形状、正方 形形状、圆形形状等)。在操作906中，基于第一导电表面与第二 导电表面之间的间距变化(例如，当图1的力118施加于层叠式装 置150、盒式装置350、和/或座椅装置850上时，间距可能变化)， 可以自动产生测量值。在一个实施例中，间距变化可以由第一导电 表面的偏移(例如，通过由图1的力118产生的压缩力和/或膨力长力) 引起。在可替换实施例中，间距变化可以由第一导电表面与第二导 电表面之间的至少一个隔板(例如，图2B的隔板104)中的厚度 变化引起。
在才乘作908中，可以应用将电容变化转换成电压变化和/或频 率变化的算法(例如，迭代算法)，以产生测量值。在操作910中， 通过分析标准电容器的数据，可以基于至少一种环境条件(例如， 环境条件可以是湿度、温度等)来调节测量值。在操作912中，可 以将测量值传送到与传感电容器(例如，层叠式装置150A中的传 感器装置)相连接(例如，或者通过图6的电缆616和/或通过网 络600)的数据处理系统(例如，图6所示的凄t悟处理系统602)。
虽然已参照特定示例性实施例对本发明实施例进行了描述，但 是，在不背离各个实施例的较宽的精神和范围的前提下，显然可以 对这些实施例进行各种4务改和变化。例如，这里所描述的图2E的 处理模块224、图6的发送/接收电路608、图6的无线接口控制 器610、和/或图7的处理模块714可以通过使用硬件电路(例如， 基于逻辑电i 各的CMOS)、固件、软件和/或石更件、固件、和/或 软件的任意组合(如，嵌入到机器可读介质中)而被启动和操作。
例如，凄t字转换:才莫块712和/或处理才莫块714可以通过4吏用專欠 件和/或使用晶体管、逻辑门、和诸如数字转换电路和/或处理电 路的电子电路H歹'H口，专用集成电3各ASIC)而#1启动。》匕外，可 以理解，这里所7>开的各种#:作、处理、和方法可以嵌入到可与凄t 据处理系统(例如，计算才几系统)相兼容的才几器可读介质和/或冲几 器可存取介质中，并且可以任意的顺序(例如，包括"使用用于实现 各种操作的方法)进行。因此，说明书和附图应被认为是示例性的， 而不是限制性的。
权利要求
1.一种装置，包括第一导电表面和第二导电表面，所述第二导电表面基本上平行于所述第一导电表面；以及传感器，用于基于所述第一导电表面与所述第二导电表面之间的间距变化而产生测量值。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述间距变化由所述第一 导电表面相对于所述第二导电表面的偏移而引起；并且其中， 所述偏移是压缩力和膨胀力中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述间距变化由所述第一 导电表面与所述第二导电表面之间的至少一个隔板的厚度变 4匕而引起。
4. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述传感器应用算法，所以产生所述测量4直。
5. 根据权利要求4所述的装置，其中，所述测量值是相对于所述 第二导电表面施加于所述第一导电表面上方的表面的力。
6. 才艮据权利要求5所述的装置，其中，所述间距变化由相对于所 述第二导电表面施加于所述第一导电表面上方的所述表面的 载荷而引起。
7. 根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一导电表面和所述 第二导电表面形成传感电容器，并且其中，所述传感电容器的 电容变化和所述第 一导电表面与所述第二导电表面之间的所 述间距变化成反比。
8. 根据权利要求1所述的装置，进一步包括与所述装置相连接的 标准电容器，以使所述传感器能够基于至少一种环境条件而调 节所述测量值。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中，所述至少一种环境条件是 所述第 一导电表面与所述第二导电表面之间的间隙中的湿度、 所述装置的温度、以及所述装置周围环境的气压。
10. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一导电表面和所述 第二导电表面被制造成任何几何形状，包括矩形形状、椭圓形 形状、以及具有长度不全相同的侧边的形状。
11. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一导电表面和所述 第二导电表面涂刷于形成所述装置的多个非导电印刷电路板 上。
12. —种装置，包括标准电容器，其电容基于所述装置周围的环境条件而变化；传感电容器，其电容基于形成所述传感电容器的至少一 个斗反的偏移和环境条件而变4匕；以及电路，用于在乂人所述传感电容器的电容中消除所述环境 条件的影响之后产生测量值。
13. 根据权利要求12所述的装置，进一步包括壳体，所述壳体包 围所述标准电容器、所述传感电容器、和所述电路，并且其 中，经受偏移的所述至少一个板结合于所述壳体中。
14. 根据权利要求13所述的装置，其中，所述壳体由多个金属板 形成，所述金属板均被激光蚀刻并粘合在一起，以形成所述壳 体。
15. 4艮据权利要求13所述的装置，其中，所述壳体由被磨削以形 成所述壳体的单个金属块形成。
16. 根据权利要求13所述的装置，其中，形成所述传感电容器的 所述至少一个板的偏移由施加于所述壳体的栽荷引起；并且其 中，所述测量值是施加于所述壳体的力。
17. 根据权利要求16所述的装置，进一步包括位于所述标准电容 器与所述壳体底部之间的屏蔽隔板，以将影响所述测量值的寄 生电容的影响最小化，其中所述屏蔽隔板的高度比所述标准电 容器的板之间以及所述传感电容器的板之间的板隔板大至少 十倍。
18. 根据权利要求12所述的装置，其中，形成所述标准电容器的 每个板的面积比形成所述传感电容器的每个板的面积大至少 十倍，以减少产生所述测量值所需的》文大量。
19. 根据权利要求12所述的装置，其中，所述电路包括无线发送 器和无线接收器，并且其中，所述装置通过网络与数据处理系 统通信，所述数据处理系统分析由所述装置的各种操作产生的 数据。
20. —种方法，包4舌基于形成可变电容器的第一导电表面与第二导电表面之 间的间距变化，自动产生测量值；以及将所述测量值传送至与所述可变电容器相连接的数据处 理系统。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述间距变化由所述第 一导电表面相对于所述第二导电表面的偏移而引起，并且其 中，所述偏移是压缩力和膨胀力中的至少一种。
22. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述间距变化由所述第 一导电表面与所述第二导电表面之间的至少一个隔板的厚度 变4匕而引起。
23. 根据权利要求20所述的方法，进一步包括应用将电容变化转 换成电压变化和频率变化中的至少一种的算法，以产生所述测 量值，并且其中，所述测量值是相对于所述第二导电表面施加 于所述第一导电表面上方的表面的力。
24. 根据权利要求23所述的方法，其中，所述间距变化由相对于 所述第二导电表面施加于所述第一导电表面上方的所述表面 的载荷而引起。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述可变电容器的电容 变化和所述第一导电表面与所述第二导电表面之间的所述间 距变化成反比。
26. 根据权利要求20所述的方法，进一步包括通过分析标准电容 器的数据，基于至少 一种环境条件来调节所述测量值。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中，所述至少一种环境条件 是所述第 一导电表面与所述第二导电表面之间的间隙中的湿 度、所述可变电容器的温度、以及所述可变电容器周围环境的 气压。
28. 根据权利要求27所述的方法，进一步包括以任何几何形状制 造所述可变电容器和所述标准电容器，所述几何形状包括矩形 形状、椭圓形形状、以及具有长度不全相同的侧边的形状。
29. 根据权利要求20所述的方法，进一步包括将所述第一导电表 面和所述第二导电表面涂刷于多个非导电印刷电路板上。
30. 根据权利要求20所述的方法，以包含一套指令的机器可读介 质的形式来执行所述方法，当所述指令被机器执行时，使得所 述机器执行权利要求20所述的方法。
全文摘要
本发明公开了一种通过电容技术来感测间隙变化。在一个实施例中，装置包括第一导电表面和基本上平行于该第一导电表面的第二导电表面、以及基于第一导电表面与第二导电表面之间的间距变化而产生测量值的传感器。该间距变化可以由第一导电表面相对于第二导电表面的偏移而引起，并且该偏移可以是压缩力和/或膨胀力。传感器可以应用将电容变化转换成电压变化和/或频率变化中的至少一种的算法，以产生测量值。该间距变化可以由相对于第二导电表面施加于第一导电表面上方的表面的载荷而引起。
文档编号H01L23/34GK101199050SQ200580032893
公开日2008年6月11日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年9月29日
发明者威廉·D·达伦巴赫, 迪夫亚西姆哈·哈里什 申请人:北极星传感器公司