力监测单元4安装在存车架3的四个车轮受力点上，用来监测存 车架3的安全性，具体结构为压力监测单元4包括八个压力传感器，两两安装在车轮受力点 上，两个传感器同时监测一个点的受力大小，发送到判断单元取平均值，将平均值和判断单 元内的设置的阈值比较，在阈值区间内则输出安全信号到处理器。本实用新型中采用两个 传感器监测一个受力点，并没有浪费器材，而是汽车重量较大，停车场内停车位的使用频率 也是不同的，所以为了避免传感器由于使用率高受压大等因素导致的损坏，一旦传感器损 坏，要及时更换才能保证安全监控系统的正常运行，停车场不一定都有维修人员，会耽误停 车系统的正常使用，所以本实用新型中设置了两个传感器监测同一点，确保安全监控的正 常进行，也给了维修人员维修时间。为了缩短传感器的工作时间，保证传感器只在工作时间 开启，本实用新型中还设置了启动单元，当车辆需要停放在上层，需要按下上层存车开关， 启动单元连接存车开关，只有当存车开关被按下，说明需要车辆停放在上层，此时启动单元 发出工作指令到监控系统，监控系统开始工作，其余时间监控系统处于待机状态，大大缩短 了工作时间，避免了时刻处于监控状态增长了非工作时间，缩短了电器元件的使用寿命。 立体车库中一层车位不需要设置存车架3,也不需要进行平衡监测，所以存车架3代表了二 层以上车位，只有高层车辆才会有平衡问题，所以本实用新型中启动单元连接的是上层存 车开关。
[0030] 本实用新型中压力监测单元的压力传感器是圆环式压力传感器，本实用新型提供 的压力传感器对传统压力传感器进行了改进，测量精度更高，圆环式压力传感器包括控制 单元、与控制单元分别连接的圆环电容单元组和条状电容单元组，所述圆环电容单元组用 于测切向力和法向力的大小，所条状电容单元组用于测量切向力的方向，所述条状电容单 元组设置在基板圆环电容单元组外的四角。圆环电容单元组包括两组以上圆环电容单元 对，所述圆环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动电 容单元组和Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包 括两个以上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容 单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下 极板的感应电极。所述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，所述每 个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱动电极长度大于感应 电极长度，条状电容单元的驱动电极长度两端分别预留左差位和右差位δ φ，?3_=?3。 δ Φ + δ s，其中为条状电容单元的驱动电极长度，13_为条状电容单元的感应电极长 度。所述条状电容单元的左差位S左=右差位δ右，且&左之d0 ·；^，其中d。为介质厚度， G为弹性介质的抗剪模量，Tyniax为最大应力值。所述两组相互形成差动的电容单元模块的 条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、 方向相反。所述圆环电容单元组包括η个同心圆环电容单元，其中
I其中，a+为 平行板的长度，^为圆环电容单元圆环的宽度，a50相邻两圆环电容电容之间的电极间距。 所述电容单元模块采用梳齿状结构，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包 括m个条状电容单元，m $ - D (att+as#L其中，_为平行板的长度，a；i $为相 邻两条状电容单元之间的电极间距，a。条状电容单元的宽度。所述同心圆环电容单元的宽 度^和条状电容单元的宽度a。相等；条状电容单元电极间距a δ #和圆环电容单元电极间 距a5 0相等，所述条状电容单元的宽度a0 = ^，其中，d。为介质厚度，E为弹性介质的杨氏 模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过 一个引出线与控制单元连接，所述圆环电容单元组的每个圆环电容单元的感应电极单独引 线与控制单元连接，所述X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组的电容单元模块 感应电极分别各自通过一个引出线引出与控制单元连接。所述圆环电容单元、电容单元模 块和控制单元之间分别设有中间变换器，变换器用于设置电压或频率对电容的传输系数。
[0031] 下面结合附图2-11对本实用新型的推导和原理，对各部分形状、构造、各部分之 间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一 步详细的说明。
[0032] 1. 1电容公式及其输入输出特性
[0033] 平行板的初始电容为：
[0034]
⑴
[0035] 式中，ε。真空介质电常数为8. 85PF/m，ε ^ 2. 5为电介质的相对介电常数，A。为 上下极板初始正对面积。（1。受σ n的激励产生相对变形ε η= δ n/d。= σ n/E，代入（1)式 得到输入输出特性
[0036]
(之）
[0037] 1. 2法向应力作用下的线性度和灵敏度
[0038] L 2. 1法向线性度
[0039] (2)式中^在分母中，故Cn= f(Fn)的关系是非线性的。因转换量程中的最大值 〇n_与介质弹性常数E相比，ε n是个很小的量，即分母中ε n〈〈l，将（2)式按级数展开并 略去二次方以上的高阶无穷小，可简化为：
[0040]
13)
[0041] 可见在(；与F n的转换特性中的法向线性度的最大相对误差接近于零。
[0042] 1.2.2 灵敏度
[0043] 按法向灵敏度的定义
[0044] 而按⑵式则
[0045]
⑷
[0046] 按（3)式可得线性灵敏度，
[0047] Snl= C 0/ΑΕ = ε 0 ε r/d0E (5)
[0048] Sn2? Fn而变，Fn愈大，Sn2愈大，在整个转换特性上呈轻微非线性。
[0049] 1. 3切向位移和圆环电容器有效面积之间的关系
[0050] 针对同心圆环电容对进行分析，如图2所示，R1为外圆半径，R2为内圆半径，r =圆 环宽度=大外圆半径R1-内圆半径R2。给驱动电极一个切面上的力Fx，导致上下对应的驱 动电极和感应电极产生一个剪切错位，设dx为切面位移，错位面积为S ?和S#，电极板的初 始正对面积应为(?2-?2)。图3为外同心圆环电容对外径圆分析图，移动前后两圆心距 离为dx，移动前后两圆心和两圆的交点形成一个菱形，可以计算S#的面积：
[0051]
[0052] 上式中，有Cl3^R1,所以取
[0053] 由
[0054] 将 -的泰勒级数展开，并略去高次项：
[0055] .上式=
[0056] 同理，可以知道，Sft = 2R2dxJ/f以同心圆环电容的错误面积为S = 21^(^+2?^
[0057] 1. 4切向应力τ激励下的圆环电容单元组的电容变化
[0058] 切向应力τ并不改变极板的几何尺寸参数Α。，对介质厚度d。也不产生影响。然 而^和τ y改变了平行板电容器的空间结构，正向面对的上下极板之间发生了错位偏 移。极板在τ作用下的错位偏移dx。当τ为零时，圆环电容单元的上下电极是正对 的，上下电极之间有效截面Ατ =Tiif 在图3中，在τ χ右向的作用下，上极板相 对于下极板产生了向右的错位偏移dx，从而使上下极板之间在计算电容时的有效面积 Ατ = - π/?! - 2Rj.d.T - 2{\??χ.，由此产生的电容为：
[0059]
(6)
[0060] 根据剪切胡克定律
[0061] τ χ= γ χ · G = G · δ x/d。 (7)
[0062] 将（7)代入（6)可得
[0063]
(68)
[0064] (8)式即为切应力下的输入一输出特性，(^与τ χ呈线性关系，其灵敏度
[0065]
(!〇)
[0066] 由公式（10)可以看出切向灵敏度和R1-R2有关，即切向灵敏度和圆环的宽度成反 比，宽度越小灵敏度越高。
[0067] 2平板电容器的设计
[0068] 2. 1平板电容器的设计
[0069] 参见图4中的电极平面布置和图5驱动电极的结构图，在一个IOX IOmm2的基板 上的一种圆环式接触式平行板三维压力传感器，传感器包括控制单元、与控制单元分别连 接的圆环电容单元组和条状电容单元组，圆环电容单元组用于