[其他]用于脆性材料制成的电容传感器的电路

说明书

本发明涉及电容感测电路系统，用来指示由两个传感器部件感测的压差，这两个传感器部件充满了液体，并且在液体中互相联通。

在先有技术中，各种类型的电容感测电路已有进展。而且，各种类型的用来响应单个膜板挠曲的压差传感器也有所进展，其中一个膜板的挠曲将引起另一个膜板向相反方向挠曲，因为实际上是不可压缩的液体传递膜板的相对移动。例如，美国专利4，398，194号所示的这种传感器。

这个装置清楚的表明可挠曲的膜板安装在一单一模块的两相对端上并且有一个电路系统来校正由于所充液体密度变化所引起的间隔误差，密度变化则是温度变化的函数。然而这个装置要求膜板的刚性精密地匹配，以便使充满的液体密度的变化所引起的零位误差趋于最小。

许多提供必要的输出信号的电路装有复杂的温度补偿电路，这些温度补偿电路，都需要成本很高的温度循环和调节过程。提供一个简单电路来补偿零位误差和间隔误差，而不用成本很高的温度循环的问题限制了使用充满油的双膜板压差传感器。本发明讲授了解决使用双膜板电容传感器问题的办法，在这个电容传感器中，膜板与电容极板的间隔实际上在充油之前为零。

本发明是关于压差传感器的电容感测电路系统。感测电路系统依靠最小量的精密元件，以提供所希望的稳定的输出，来指示两个充满油的传感器部分间电容的变化，每一个传感器部分至少有一个作为电容器极板的可挠曲的膜板，它可相对于第二块板移动，而且其中一个传感器部件的膜板的挠曲，能使另一个传感器部分的膜板向相反方向挠曲。

因为膜板在充满的油压作用下弯曲，在每一个传感器部分形成充满液体的腔室。每一个传感器部分中的膜板间隔是充油压力的函数，当充油压力为零时，膜板与第二块电容器极板的间隔也为零（极板相互接触）。（X＝0，Pf_fill＝0）。

用在上述的传感器中，常规电容感测电路的输出将是油的密度和电介质的函数，而油的密度和电介质是温度的强函数。除因为温度的变化而导致所充入的油的密度或电介质发生变化（±6%/100°F）而引起的间隔误差外，将产生大的零位误差，除非这两个传感器部分的膜板能准确地匹配。

本发明所提供的与温度相关的间隔补偿，是利用测定传感器温度和调节电路激励或使输出是温度的函数，或推导出表示温度变化的C₁和C₂的函数（相应于两个传感器部分的电容）进行的。油的密度随温度的变化影响介电常数，并使两个传感部分的电容器极板间隔以相同的趋向变化。也就是说，两者均随温度的偏移，同时增加或减少。

零位调整是这样完成的，提供一个C₁和C₂的电容差的函数，并在这两个传感器部分的压差为零时，使其输出等于零。

上述型式的压差传感器的转移函数说明，使用一个与零函数和间隔校正函数乘积有关的输出，即使在膜板的挠曲特性（刚劲因数）不是准确匹配时，也能得到可靠的结果。这样，有可能降低传感器的制造成本。

在本申请中所描述的模拟电路，解决了这些问题，即使在传感器部分的膜板不能匹配，当正确调整后，也能使间隔误差和零位误差最小。本发明提供了响应于电容检测器激励的零位调整电路和校正由于油的电介质或密度的变化引起的干扰的间隔补偿电路。当压差为零时，把零位调整电路的输出调整为零，这样误差将会是最小的。这与常规电路是不同的，因为常规电路中间隔补偿是在零位调整前加到电容器的激励上，而零位调整电路另有一个固定的激励信号。

补偿也在数字系统中使用。在这种系统中C₁和C₂是单独测定的，并转换为数字数（N₁和N₂）。这里说的转移函数是用微型计算机来实现的，例如：

N输出＝N₁（T）〔 (N₁-N₂)/(N₁+N₂) -A〕

式中N₁（T）是一个数，它由所测得的温度导出，或从N₁和N₂的值计算所得。A是一个选定的数，当传感器中的压差为零时，使输出也基本为零。