厚膜电容压力传感器于80年代末出现,是一种为了实现流体压力测量的传感器,它采用陶瓷材料,经过特殊工艺制备而成。具有工作温度范围宽、抗过载能力强、蠕变和迟滞小、可直接接触腐蚀性液体等优点,被广泛应用于石油、化工、食品、动力机械、生物医学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。一般来说,厚膜电容式压力传感器是一种测量流体压力的传感器,例如对于大气压,水压以及声压等的测量,这些应用中,传感器的膜片受到均布载荷,采用均布载荷模型对其进行分析和研究。另外厚膜电容式压力传感器还有一种重要的应用,它可以用来对位移进行测量,例如对压电陶瓷PZT的精密位移测量。它是通过压电陶瓷PZT的探针直接刚性接触传感器的弹性膜片,对其施加电压,使其发生形变,产生推力,推动传感器的膜片发生形变,导致传感器的输出电容发生改变来实现对微位移的检测。此时,压电陶瓷PZT的探针是抵在传感器膜片的中心点处,如果使用均布载荷模型进行计算和分析,将会产生较大的误差。因此,本文提出了集中载荷模型,通过对均布载荷模型和集中载荷模型进行计算和分析,可以提高厚膜电容式压力传感器的准确度及检测精度。本文作者进行研究,所作的主要工作如下1.论文对国内外精密位移测量技术的现状和进展进行调研,利用厚膜电容压力传感器,采用电容测量的方法,通过力、位移、电容的传递模型来实现对PZT定位器的精密位移的测量。2.深入研究平行板电容传感器以及PZT精密位移定位器的工作原理及结构,了解压电效应的原理及应用。3.论文根据厚膜电容压力传感器的膜片弯曲情况,提出了传感器的均布载荷、集中载荷、同心圆载荷三种工作模型,并对其进行分析和研究。4.推导出三种工作模型的电容计算公式,并通过MATLAB仿真,画出膜片弯曲曲线,计算出在小挠度情形下,三种工作模型的电容值。研究结果表明,传感器膜片在小挠度形变的情况下,当膜片中心点偏移量小于4μm时,电容相对误差小于1.10%,可以采用均布载荷模型来计算电容值,当膜片中心点偏移量大于4μm时,要考虑传感器膜片的实际工作情况,采用集中载荷模型来计算电容值,以提高其测量的精度及准确度。