[发明专利]一种电容传感器灵敏度大幅度调节方法

说明书

本发明公开了一种电容传感器灵敏度大幅度调节方法，所述电容传感器包括弹性基底，动片电极和定片电极，所述动片电极的自由端与弹性基底固定连接，所述定片电极与弹性基底固定连接，所述动片电极与定片电极间存在间隙，通过给所述弹性基底施加拉应变，改变动片电极与定片电极间的初始间隙，实现电容传感器灵敏度的大幅度调节。本发明实现电容传感器灵敏度大幅度调节的方法适用范围广，普适性强，同时实施方式简单并能够实现电容传感器的灵敏度的大幅度调节。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体地，涉及一种电容传感器灵敏度大幅度调节方法。

背景技术

电容传感器能够通过三种方式改变电容，分别为改变间隙、改变面积和改变材料的介电常数。其中，改变间隙和改变面积的传感方式最为常用，改变介电常数的传感方式一般用于化学物质的检测。改变面积从而改变电容的传感方式，灵敏度始终保持不变，无法调节。在小位移或者小转角的前提下，改变间隙的电容结构(包含平动和转动，单个电容结构和差分电容结构)灵敏度为常数，无法调节。当改变间隙的电容结构位移或者转角较大时，灵敏度随着间隙变化而变化，间隙越小，灵敏度越高，存在理论上灵敏度调节的可能性。

但通过改变间隙改变电容的方式在实际应用中存在两点不足限制了其实际应用的可行性：(1)在实际应用中，每次测量结束后，动片电极都会回到初始位置。初始间隙是固定的，即初始的灵敏度也是固定的。如果需要在刚开始测试时即具有特定的灵敏度，那么该结构必须有额外的驱动装置，将动片驱动到特定位置并保持住，使其满足灵敏度的需求，这给实际操作带来了困难；(2)更为重要的是，当位移或者转角较大时，电容输出信号与输入载荷不是线性关系，这给后续的信号处理带来了麻烦。因此，现有的所有电容结构和改变电容的方式，都不能在保证输出与输入线性相关的前提下，实现电容传感器灵敏度的大幅度调节。

但是灵敏度可大幅度调节的电容传感器将大大拓宽单个传感器的应用范围，并且有望应用于涉及力学性质大幅度变化的应用场合。例如，鼠肝脏巨噬细胞的骨架在受到化学攻击后，整个细胞的弹性模量会减小7倍。为了测量整个弹性模量减小的连续过程，希望细胞弹性模量较高时，传感器的灵敏度低，保证有足够大的测量量程；细胞弹性模量较低时，传感器的灵敏度高，保证有足够高的灵敏度。此时，具备灵敏度可大幅度调节的传感器将会有极大的优势。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电容传感器灵敏度大幅度调节方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种电容传感器灵敏度大幅度调节方法，所述电容传感器包括弹性基底，动片电极和定片电极，所述动片电极的自由端与弹性基底固定连接，所述定片电极与弹性基底固定连接，所述动片电极与定片电极间存在初始间隙d₀，通过给所述弹性基底施加拉应变，改变动片电极与定片电极间的初始间隙d₀，实现电容传感器灵敏度的大幅度调节。

可选地，所述弹性基底的相对面设置夹持件，所述夹持件被配置为固定对所述弹性基底施加作用力的施力件。

可选地，所述动片电极通过键合结点与弹性基底粘接方式或键合方式连接。

可选地，所述动片电极呈拱桥型或呈平面结构。

可选地，所述定片电极的形状为圆形、椭圆形、多边形中至少一种。

可选地，所述动片电极远离定片电极的表面设置基材。

可选地，所述动片电极靠近定片电极的表面和/或所述定片电极靠近动片电极的表面设置绝缘层。

可选地，所述电容传感器通过屈曲组装方式或3D打印技术加工成型。

可选地，所述电容传感器采用平板、扭转式差分电容结构，平板、扭转式单个电容结构，平板、平动式差分电容结构，平板、平动式单个电容结构，梳齿式差分电容结构，梳齿式单个电容结构中的至少一种。