拍合电容式双电容传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属传感器领域。适用于对压力/力、位移、液位等各种物理量的测量， 涉及多个行业。
【背景技术】
[0002] 电容传感器是传感器领域非常重要的类别，电容传感器种类众多，用途极广，大多 应用在工业等部门；电容式传感器按原理分主要有变极距式、变面积式、变介质式等多种， 变极距式一般用来测量微小的线位移，变面积式多用于较大线位移的测量，变介质式则常 用于物位测量和介质温度、密度等的测定；现有各类电容传感器因存在非线性处理复杂、成 本高、工艺较复杂、环境影响大、对工作电源有一定要求等因素，限制了其普及推广应用。
【发明内容】
[0003] 本实用新型拍合电容式双电容传感器采用拍合式变极距电容（以下称拍合电容） 原理，工艺简单、成本较低、用双电容处理非线性并消除环境温度对电容的影响，因变换电 路与双电容装在一起，引线极短，从而消除了分布电容对测量精度的影响，适用于单电源低 电压宽范围工作。
[0004] 拍合电容式双电容传感器是由电路板1、上极板2、中A极板3、中B极板4、拍合极 板5、支撑杆6、橡胶垫7、定位销8、底板9组成。上极板和中A极板组成固定电容，中B极 板和拍合极板组成拍合电容；固定电容和拍合电容构成双电容机构，见附图1和附图2。
[0005] 拍合电容式双电容传感器工作原理简述如下：因固定电容和拍合电容处于相同的 空气环境中，具有相同的电容率，固定电容极板距离固定不变，拍合电容极板距离随被测物 理量而变化。
[0006] 固定电容
[0007] 拍合电容
[0008] 式中：ε为空气电容率；
[0009] S为固定电容极板面积；
[0010] b为固定电容极板距离；
[0011] Sx为拍合电容极板面积；
[0012] h为拍合电容极板距离；
[0013] Kx拍合电容结构系数，由拍合电容尺寸决定
[0014] 当因位移、压力等被测物理量作用于拍合极板，拍合极板绕0轴旋转，拍合极板间 距变化量设为A，则拍合电容极板距离由初始值h。变化为h。+ △，即拍合电容极板距离
[0015] h=h〇+ Δ
[0016] 式中：h。为拍合电容极板初始距离
[0017] 电路设计为两电容相除，即电路输出
[0019] 式中：Ku为电路常数
[0020] 推导后得到
[0022] 化简后有
[0026] 从化简式可知电路输出与极板变化量(位移量)成线性关系。已消除环境温度对电 容的影响。
【附图说明】
[0027] 图1为拍合电容式双电容传感器结构示意图，图2为拍合电容式双电容传感器原 理示意图。图中，1电路板、2上极板、3中A极板、4中B极板、5拍合极板、6支撑杆、7橡胶 垫、8定位销、9底板。
【具体实施方式】
[0028] 本实用新型拍合电容式双电容传感器主要由固定电容、拍合电容、电路板、橡胶 垫、定位销、底板组成；各电容极板可由PCB板制作(也可通过其他方式实现)，上极板2和拍 合极板5由单面PCB制作，中极板（中A极板3、中B极板4)由双面PCB板制作，两面分别 构成中A极板和中B极板；上极板和中极板间距固定不变，和电路板1由支撑杆6焊接固定 在一起并安装在底板9上，支撑杆同时起到电连接的作用；拍合极板一端通过定位销8定 位在底板上，由橡胶垫7使拍合极板与中极板形成转轴，拍合极板另一端与中极板之间形 成拍合电容极板距离，当被测物理量作用于拍合极板时，拍合极板绕〇轴旋转，构成拍合电 容；拍合极板通过导线连接到电路板上，电路完成两电容相除的变换，实现微位移的线性电 信号输出。
【主权项】
1. 拍合电容式双电容传感器，由电路板（I)、上极板（2 )、中A极板（3 )、中B极板（4)、拍 合极板（5)、支撑杆（6)、橡胶垫（7)、定位销（8)和底板（9)组成，其特征在于：上极板和中A 极板组成固定电容，中B极板和拍合极板组成拍合电容，构成双电容结构，均处于相同的空 气环境中，固定电容极板距离固定不变，拍合电容极板距离随被测物理量而变化，电路设计 为两电容相除，电路完成随被测物理量的变化而线性输出电信号。2. 根据权利要求1中所述拍合电容式双电容传感器，其特征在于：拍合电容由中B极 板（4)和拍合极板（5)组成，拍合极板一端由定位销（8)通过橡胶垫（7)定位在底板（9)上， 当被测物理量作用于拍合极板时，拍合极板绕O轴旋转，拍合电容极板间距随被测物理量 变化而变化。
【专利摘要】拍合电容式双电容传感器采用拍合电容原理，适用于对压力/力、位移、液位等各种物理量的测量，工艺简单、成本较低、用双电容处理非线性并消除环境温度对电容的影响，适用于单电源低电压宽范围工作。主要由电路板(1)、上极板(2)、中A极板(3)、中B极板(4)、拍合极板(5)、支撑杆（6）、橡胶垫(7)、定位销(8)、底板(9)组成。上极板和中A极板组成固定电容，中B极板和拍合极板组成拍合电容,构成双电容机构。两电容处于相同的空气环境中，固定电容极板距离固定不变，拍合电容极板距离随被测物理量而变化。电路设计为两电容相除，可实现电信号输出与极板变化量（位移量）成线性关系，并消除环境温度对电容的影响。
【IPC分类】G01L1/14, G01L9/12, G01B7/02
【公开号】CN204831163
【申请号】CN201520472388
【发明人】綦新桥
【申请人】綦新桥
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年6月30日