[发明专利]一种差分电容式压力传感器及其用以精确测量管道流体压力的方法

权利要求书

1.一种差分电容式压力传感器，其特征在于，所述传感器包括：

测量电容，包括基座电极和感应电极；

保护电极，环绕所述测量电容设置，在所述测量电容和所述保护电极之间包括密封空气腔；

参考电容，设置在所述测量电容和所述保护电极之间。

2.根据权利要求1所述的差分电容式压力传感器，其特征在于，所述参考电容与所述测量电容的初始电容值C₀相同：

其中，ε_r为空气相对介电常数；

ε₀为真空介电常数；

a为所述测量电容的半径；

d为所述测量电容的基座电极和感应电极间距。

3.根据权利要求2所述的差分电容式压力传感器，其特征在于，

所述参考电容的外环半径A：

A＝0.8～0.9L

所述测量电容的半径为a：

a＝0.5～0.6L

其中，L是所述密封空气腔的半径。

4.根据权利要求3所述的差分电容式压力传感器，其特征在于，

所述参考电容和所述测量电容的电极间距小于1um。

5.一种应用权利要求1至4中任一种差分电容式压力传感器精确测量管道流体压力的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

获得测量电容的电容变化量ΔC；

获得测量电容的电容值C₁和参考电容的电容值C₂；

设定所述测量电容的电容值C₁和所述参考电容的电容值C₂的差分容值C_in等于所述测量电容的电容变化量ΔC；

将所述差分电容值C_in转换为电压V_in；

对所述转换电压V_in进行补偿和校准并输出。

6.根据权利要求5所述的应用差分电容式压力传感器精确测量管道流体压力的方法，其特征在于，

所述测量电容的电容变化量ΔC为：

其中：

其中，L为所述密封空气腔的半径；

P为施加的压力；

u为膜片泊松比；

E为膜片杨氏模量；

h为膜片厚度；

a为所述测量电容的半径；

d为所述测量电容的基座电极和感应电极间距。

7.根据权利要求6所述的应用差分电容式压力传感器精确测量管道流体压力的方法，其特征在于，所述差分电容值C_in转换为电压V_in为：

V_in＝C_in/|CV_rang|*V_REF

其中，CV_rang为所述传感器在最大压力下的电容差值，所述V_REF为调理芯片内部的参考电压。