TW434402B - Capacitive pressure sensing method and apparatus - Google Patents

Description

A7 €34402« _____B7 ___ 五、發明説明（1 ) 發明領域 廣義言之，本發明與壓力換能器有關，更詳細說，與電 容式壓力換能器有關，其感測電容以決定壓力。 發明背景 電容式換能器經常用來偵測壓力。典型上，威測器包 括連接到壓力待測區的埠。感測器埠耦合到感測器内的壓 力室。典型上，在壓力室中配置有一導電且可弯曲的隔膜 ，該隔膜可被施加於其表面上的壓力弩曲—或多個導電 的電極位於可彆曲隔膜的附近，構成一或多個電極與隔膜 間的電容。當壓力室的壓力改變，將使該可彆曲隔膜弩曲 導致電容改變。典型上連接有處理或偵測電路以偵測電容 的改變，該電容的改變即與壓力室内的壓力有關。 在一種習知的系統中，處理電路包括四個二極體的陣 列或"電橋"，稱之為"二極體電橋"。此系統描述於H,R.Dean and J. Dimeff, UA Diode-Quad Bridge Circuit for Use with Capacitance Transducers,” Rev，Sci. Instrum.，vol.44，no. 10, October, 1973。在該處理電路中，感測器的電容連接至二 極體電橋的相對節點。一振盪器施加AC激勵信號跨接於 二極體陣列，且所得到的AC信號施加於電容器。指示感 測器電容的輸出電壓是董測自二極體電橋的另外兩個相對 端點《典型上此系統的工作頻率大約是10kHz，產生低位 準的輸出信號。典型上需要額外的放大電路，要得到高的 訊雜比（SNR)相當困難。 本紙ifc尺度適用中國國家橾準（CNS } A4规格（210X297公釐} -----^---:_αι「.裝-----^-—訂------- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾牟局員工消費合作社印«. 4 3 4 4 〇 2a? B7 經濟部中央棟準局貞工消费合作社印裝 五、發明説明（2 ) 另一锺習知的方法是使用一變壓器將AC激勵耦合到 感測器電容。變蜃器二次線圈從中央抽頭，且監視該抽頻 上的信號。當電容平衡時，中央抽顽沒有AC信號。不過 ，當電容不平衡時，中央抽頭即出現AC信號。應用同步 整流與偵測設計分析該AC信號。信號的振幅用來指示電 容器間電容的差異，此差異與被量測的麈力有關。 由於變壓器的反應較慢，因此變壓器法必須使用低頻 的驅動信號。低頻所使用的組件礅積較大，在體積小的電 路中使用受到限制。 發明目的 本發明的一般目的是提供一改良的電容式壓力換能器 ，它能實質克服或減少習知技術的問題》 本發明的另一特定目的是提供一具有增進訊雜比的壓 力感測器。 本發明還有另一目的是提供一增進整饉性能的壓力感 測器，較習知換能器«積小、成本低。 本發明還有另一目的是提供電容式麈力感測器的處理 電路，它的工作頻率高於習知系統，因此能提高重敏度、 訊雜比及整«性能》 本發明還有另一目的是提供電容式壓力感測器的處理 電路，它使用改良的線性方法。 發明概述 -4- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本萸) d. 訂 本紙張尺度適用中國固家標準（CMS ) A4規格（210X297公董） 4344 02'^ A7 —_ B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 從本發明的壓力感測器裝置及方法可以瞭解這些及其 它目的。本發明的電容式壓力感測器包括與第一及第二電 容耦合的壓力室，當壓力室内的壓力改變時會導致電容改 變。該電容耦合到處理電路，它包括將激勵施加於電容的 激勵電路。處理電路也包括一耦合到電容的感應單元，如 電感器，以使流過電感器的電流用於激勘電容，該電流用 來指示第一與第二電容的差。此電容差即指示壓力室内的 壓力。處理電路内的偵測器偵測流經電感器的電流，並產 生一信號指示壓力室内的壓力。 在實施例中，本發明的電容式壓力感測器包括與壓力 室耦合的導電可哿曲隔膜，它反應壓力室内的壓力變化而 弩曲。在靠近導電隔膜放置電極以構成電容。在一種實施 例中，兩個電極相互絕緣位於隔膜附近。第一電容是由第 一電極與隔膜所構成，第二電容是第二電極與隔膜所構成 。因此，兩個電容共用隔膜做為另一電極。當壓力室内的 壓力改變時隔膜彎曲，造成兩個電容器的電容改變。 電容器耦合到處理電路，處理電路提供驅動信號，偵 測電路則偵測因蜃力所造成的重容改變。兩個電容器的電 容差與彎曲量有闞，亦即與壓力室内的壓力有關。 在一種實施例中，電容器所使用的電極是由沈積於非 導體平面底板上的導電材料所構成，且底板固定於毗粼於 可彎曲隔膜的固定位置。在實施例中，底板是由陶瓷材料 所製成。電極之一可以是沈積於該底板上的圓形導電材料 。第二電極可以是導電材料沈積出的環形’將第一電極缳 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

T .戚 --訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印装 434402 - A7 _____ B7 五、發明説明（4 ) 繞於其内。 處理電路也可包括第二感應單元，也棋合到感測器的 電容器。激勵施加於電容器時，電流也流過第二感應單元 。此t流也指示第一與第二電容的差。第二電流也可被摘 測用來決定壓力室内的壓力。 在一種實施例中’激勵電路包括一振盪器，它將AC 信號施加於電容。振盪器也用來驅動一保護接點(guard contact) » 用以降低感測器内的雜散電容或減少電極間電 容的影響。該振盪器電路可包括自動增益控制電路以控制 AC信號的位準。在一種實施例中，自動增益控制電路控 制信號的頻率-振幅乘積。 處理電路可包括各種調整β校正與使量測線性化。在 一種實施例中，處理電路包括歸零調整電路，用以校正電 路在零壓力時的輸出。處理電路也包括刻度調整電路，用 以調整壓力在兩極端刻度時的電路信號輸出。亦即，該電 路調整處理I路在零壓力與最大壓力時的輸出。該處理電 路也可包括線性化電路，它結合線性化信號與電路的輪出 信號。在一種實施例中，會產生二隋與三隋的信號，並與 輸出結合。 圖式簡述 從以下對本發明之較佳實施例更詳細的描述並釔合國 式，將可明白本發明的前述及其它目的、特性與優點，所 有圈中相同數字代表相同的部分。這些圈並不是等比例， -6- 本紙張尺度逋用中画國家標準（CNS > ΑΊ規格（210Χ297公釐） ---------rt- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 434402« Α7 Β7 經濟部中夬揉準局貞工消费合作社印策 五、發明説明（5 ) 只是用於強調說明本發明的原理。 國1A是本發明之電容式壓力感測器的設計圈。 圖1B是本發明之實施例中電極結構的設計頂視圖。 圖2是本發明之處理電路的設計功能方塊圈。 圖3A-3C是本發明之處理電路的詳細設計圖》 圈4的流程圖是說明本發明之校正與線性處理流程》 Β式詳述 圖1Α說明本發明的電容式墨力感測器1〇。感測器包 括壓力室12，它與待測的壓力區域14相通。區域14藉由管 路16與感測器墨力室12耦合。 壓力室12的一側以導電的可彎曲隔膜18為界，固定在 感測器本體20的壁上》感測器10也包括底板22，它也固定 於感測器本鳢20的壁上。底板22上成形一對電極24與26。 圖1Β是底板22與電極24、26的頂視圈〇如圈所示，電極26 在底板22上可以是圓形〇第二電極24可為圃環形的導電材 料，包圍住第一電極26。電極是在陶瓷底板上濺射導電材 料(如鋁)而成’也可以使用其它熟知的方法或使用其它種 材料。 現請再參閱圈1Α，每一個電極與隔膜18構成一個電 容。如圈所示，電極24與隔膜形成電容28，電極26舆隔膜 形成電容30〇電桎24、26分別以線32、34穿過感測器的壁 20連接到端點36、38，以提供所需的電氣連接。當進行签 力董測時’端點36、38分別以線40、42連接到本發明的處 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Τ 訂l· 本紙浪尺度適用中國國家梯準（CNS > A4規格（210X297公* ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印笨 丨43戽4 0 2蠔 A7 _B7____ 五、發明説明（6 ) 理電路44。 每一個電容28、30的值是可變的，視隔膜18與電極24 及26間分開的距離而定。隔膜18是可彎曲的’因此，當隔 膜壓力室12内的壓力增加時，隔膜18朝電極24與26彎曲， 致使電容28與30增加。電容28與30間的差指示隔膜彎曲的 量，此彎曲量與壓力室12内的壓力有關。處理電路44連接 到電極24與26，用來決定電容28與30間的差，也就是壓力 室12内的壓力。 在隔膜18的對側或後方的壓力室41典型上是用來設定 參考壓力，視所需量測的壓力而定。如果區域14是低壓區 ，例如半導嫌的處理設備，即將壓力室41部分抽真空到較 低的壓力，例如10·6托的數量級。壓力室41抽真空的方法 是將適當的真空邦浦連接到閥43抽取壓力室41内部的空氣 。如果要董測的壓力超過或在大氣壓力附近，就須將閥43 打開，使靨力室41内保持大氣*力。 圈2是處理電路44的方塊圖。如前所述，處理電路44 耦合到感測器内的兩個電容28與30，電容28與30連接到偵 測/堪動電路46。激勵電路如振盪器48從線50提供AC信號 給偵測/驅動電路46，該電路將導源自振盪器48所提供之 信號的AC信號施加於電容28與30。如以下的詳細說明， 偵測/驅動電路46在線58上輸出一信號，該信號指示電容28 與30間的電容差。如以下的詳細說明，偵測/驅動電路46 也連接一保護電容29，它代表感測器20内的雜散電容。 各種非線性因素都會影響本發明的麈力量測》例如， -8- 本紙張尺度適財Sin家鮮（CNS ) Α4規格（2丨GX297公釐） ~ -------装-- <請先閲讀背面之注意事項再填将本頁) ,ιτ 經濟部中央標準扃男工消费合作杜印製 43^402® A7 B7 五、發明説明（7) 壓力室内的壓力與隔膜彎曲程度間的關係並非完全線性。 同樣地，隔膜的彎曲程度與隔膜與電極間之距離也非線性 關係，主要原因是隔膜的彎曲的形狀為圓形，以及隔膜弩 曲時的拉伸與其它變形所產生的影響。非線性最主要的來 猓是電容器的電容與兩電極間的矩離並非線性關係》電容 與距離呈反比變化。 為補償達些影響，本發明的處理電路在偵測/驅動電 路46的輸出信號上必須加入線性項或信號。該輸出信號58 施加於線性電路60，該電路從信號產生某些較高隋的信號 ，與原信號58在加總放大器62中加總。所得到的線性信號 從處理電路44的輸出信號線68上輸出。 線性化電路60以包括許多乘法電路為佳，乘以線63進 入的信號以得到較高隋的信號。在實施例中，線性化電路 產生一個二次信號及一個三次信號，分別由線64與66提供 給加總放大器62。原侦測器的輸出信號58加上該二次與三 次信號，即可產生線性化的輸出信號68。在一種實施例中 ，在線58上的偵測器輸出信號是直流信號，其位準指示電 容28與30間的差。 在一種實施例中，信號58的範困從0到10伏DC。因為 各感測器間的感測器參數各有不同，因此本發明提供一校 正電路52，以確保零壓力狀沉時處理電路提供零伏輪出》 本發明在線54上提供一歸零信號給偵測器電路46，以確保 在最大壓力時能提供所欲的最大電壓，即10伏〇 方塊國2中所示的每個電路將在下文中詳細說明。 -9- 本紙張尺度逋用中國固家橾準（CNS ) A4規格（2丨0X297公嫠） ---------叫洚-- (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 、"·*

經濟部中央標隼局負工消费合作杜印笨 Α7 Β7 五、發明説明（8 ) 圖3A是本發明之振盪器電路48的詳細設計曲。電晶 體Q1與包括電感器L3與電容器C22、C23的L-C電路構成 一振盪電路，用以在線70上產生一AC信號輸出〇該AC信 號連接到圈3B中所示的偵測/驅動電路46，將在下文中描 述。電阻器R11與電容器C25將標示為"V+”的DC偏壓耦合 到振盪電路。剩下的電路即做為峰值·到-峰值偵測器與積 分器’構成該振盪器的自動增益控制迴路。振盪器輸出信 號的振幅-頻率乘積藉回授迴路保持恆常的位準〇振幅-頻 率乘積改變所產生的錯誤信號經由線72回授到振盪器以修 正漂移。 圈3B是本發明之偵測/驅動電路46的詳細設計圖。從 線70接收振盪器48的輸出信號。該信號經由電容器C9與 C10耦合進入電路46，並跨接到四個二極逋所構成的二極 體陣列D3。節點74與76分別連接到感測器電容30與28(見 圈2)。此激勵的結果是交流電流通遇電感器L1與L2。這 些電感器電流的位準是由感測器電容器28與30間的電容差 來決定。電感器L1與電容器C8連接，構成rf滅波器，用以 消除信號中的高頻部分。 偵測/嗶動電路46中剩下來的電路用來偵測流經電感 器L1與L2的電流，以決定感測器電容。該電流被放大器U3 及它的相關電路侦測，相關電路包括電容器C5、C8，及 重阻器R7、R20、R30、R31及可變電阻器R2與R3，所有 這些组件都做為互導放大器(transconductance amplifier)或 電流-電鏖轉換器。放大器在線78上的輸出是直流電墨’ -10- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS >·Α4規待（210X29?公釐） _____ B7 經濟部中央椹準局βς工消費合作社印笨 五、發明説明（9 ) 它指示流經電感器之電流的平均值，因此，也是電容28、 30間的差。 在一種實施例中，在線78上的直流電壓假設是範園從 0到-10伏間的值，視壓力室内的壓力而定。本發明的電路 提供校正設定以提供準確的電壓範团以頰示壓力室内的壓 力範圍。可變電阻器R1與電阻器R32在節點80處注入電流 ，以調整放大器的零壓力條件。正與負DC(在本實施例中 為+10與-10伏)跨接於可變電阻器R1。在已知的零壓力情 況，可調整可變電阻器R1將線78的輸出設定為0伏。可變 電阻器R2與電阻器R30、R31、R20提供歸零微調，且電 容器C5提供濾波。此允許本發明補偾不同感測器間感測 器電容的差異，以及感測器各方向對隔膜位移的影響》 可變電阻器R3是本發明刻度調整電路的一部分，它 是用來調整系統的線68在所欲的+10伏位準處的全刻度壓 力值。在全刻度壓力情況，可藉調整電阻器R3以使線78 上的輸出為-10伏DC。 線78上的輸出信號耦合到線性化電路60及加總放大器 62，藉以補償量测與計算的非線性。現請參閱圈3C，在 加總放大器62内，從偵測/馬動電路46來的輸出，經由電 陣器R15、R18、R19及放大器U4與由線性化電路60所提 供的高陏線性信號加總》 在本實施例中，線性化電路提供兩個高隋信號。如所 示，線性化電路60在線80上提供一個二隋修正信號，另在 線82上提供一個三陪修正信號。線性化電路60使用一對乘 -11- ------! — —裝------订·------^球 (請先閲讀背面之注意事項再填将本頁) 本紙張尺度逋用中因國家標3MCNS)A4規格（210X297公釐） 經濟部中央揉隼局I工消费合作社印裝 ^344 02* a7 ________B7__ 五、發明说明（10) 法器電路U5及ϋ6產生這呰修正信號，在每個乘法器中， 輸出為： 0UT= ίο 偵測/«動電路46在線78上的輸出連接到乘法器U5的 輸入XI與Y1 ; X2輸入接地，Y2輸入速接到-10伏的參考 電壓》乘法器U5在線84上輸出，經由可變電阻器R5耦合 到加總放大器。電阻器R5用來調整耦合到加總放大器上 的二次修正信號位準。在線84上的二次輸出也耦合到第二 乘法器U6的Y1輸入❶第二乘法器U6的輸入X2連接到-5伏 的參考電壓，U6的Y2輸入接地。U6在線86上提供三次輸 出，它是偵測/联動輸出信號78的三次項。可變電担器R6 設定耦合到加總放大器電路62的三次項修正信號。 提供到線68上的最後輸出是校正遇的線性信號，它正 確指示出感測器電容器28與30問的電容差，前所討論的非 線性因素均已修正。此信號用來決定隔膜的彎曲量，也就 是壓力室12中的壓力》 圈4的設計流程圈說明本發明所使用的校正與線性化 處理。在步脒1，以參考编號99代表，二次與三次可變電 阻器R5、R6分別提供線80與82上零輸出信號的初始調整 。在步驟100，設定感測器零*力情沉。接下來的步驟101 ，使用前所述的歸零調整電路將偵測/堪動電路46在線68 上的輸出設定為〇伏。接下來，在步驟102與103執行刻度 -12- 本紙張尺度適用中國國家標導（CNS) A4规格（2丨0X297公釐） U---^-----------、ΤΓ.-----Λ.^ (請先閣讀背面之注意事項再填tsr本頁) A7 B7 4344 Q2^ 五、發明説明（11 ) 調整處理。在步驟102設定全刻度壓力條件。在步驟1〇3利 用前述的刻度調整電路將線68上的輸出電壓調整到滿刻度 位準，例如+10伏。 歸零調整與刻度調整程序將壓力-電壓反應的端點設 定在理想位準’即0伏與10伏。不過，兩端點間各點的對 應關係也需要線性化。為達此目的，必須介入二次與三次 修正信號。首先，在步驟104，將系統壓力設定於中刻度 位準。接下來，在步驟106，使用前所述的二次修正電路 將圈3C中所示之線68的輸出電壓調整到中刻度電壓位準 ，例如+5伏。接下來，步驟108與110，以三次修正項調 整設定中ft —側的反應。例如，如步樣108中所示，系统 壓力可設定到1/4刻度的位準。在此位準，將輸出的電悉 設定到所欲的線性位準。例如，如步麻110所示，將電壓 設定於1/4刻度，例如+2.5伏。 須注意的是，線性處理是在量測迴路之外執行。也就 是說，二次與三次修正信號是在信號放大後才結合入輸出 。由於這兩個信號是分開設定，因此線性化與校正程序較 習知系统吏有效率。由於線性化處理不影響歸零輿刻度調 整，在執行線性化後，不需要回頑重複歸零與刻度調整校 正。可節省相當多的設定時問。 本發明的壓力感测器提供許多萤知方法所沒有的優點 。例如，本發明的偵測/驅動電路可在高頻工作，例如I 10MHz，以產生較高的耄容器舆耄感器耄流。由於本發 明是俄测流熳鼇感器的高電流，使得系统的敏感度增加， < V . - - ------1---裝------訂------戒 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央搮準局工消费合作社印装 -13- 4344〇2* 五、發明説明（12 ) — 系统的訊雜比獲得增進。同時，由於本發明是在高頻工作 ’可以使用較小的组件，對空間受限的應用有相當大的助 益。 本發明的校正舆線性化處理也可提供較習知裝置更精 確的換能器。因為本發明感測器的校正是調整電壓與壓力 的關係，由於換能器隔膜臀曲所造成的非線因素也一併被 修正》同時’由於線性化是在開路執行，也就是沒有回授 ，因此可獲得宽帶的線性化。此外，由於線性化是在主系 統回授迴路之外執行，因此不需要重複校正與線性化的步 驟》 雖然本發明是參考較佳實施例說明，但必須瞭解的是 ，這些技藝的型式與細節可做各種變化，都不會偏離本發 明以下所定義之申請專利範園的精神與範園。 ------. Λ-裝------，tr*-----(線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本瓦) 經濟部中央搮準局—工消費合作杜印製 -14- 本紙張尺度適用中國困家標準（CNS ) A4%格（210X297公釐）

Claims (1)

1. /] 344 02* 8 8 〇0 8 ABCD

   六、申請專利範圍 專利申請案第87103174號 ROC Patent Appln. No. 87103174 修正之申請專利範圍中文本-附件一 Amended Claims in Chinese - Enel. I (民國89年7月/<?曰送呈） (Submitted on July /<?, 2000) 1. 一種產生信號作為壓力函數之處理電路，該壓力由電 容式壓力感測器所量測，該處理電路包括： 第一介面連接到第一電容； 第二介面連接到第二；容； 激勵電路將激勵施加於第一與第二電容； 該激勵電路包括振盪器；以及 該激勵是交流(AC)信號； 電感裝置與第一與第二電容耦合，以傳導第一與第二 電容反應激勵所產生的電流，該電流是第一與第二電 容之電容差的函數，也是壓力的函數；以及 偵測器裝置，其所產生的信號是該電流的函數。 2. 根據申請專利範圍第1項的處理電路，進一步包括第 二電感裝置以傳導反應激勵的第二電流，該第二電流 是第一與第二電容差的函數。 3. 根據申請專利範圍第1項的處理電路，進一步包括電 性耦合於第一與第二電容間的二極體陣列。 4. 根據申請專利範圍第1項的處理電路，進一步包括將 處理電路校正至零壓力狀況的歸零電路。 5. 根據申請專利範圍第1項的處理電路，進一步包括將 -15- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > A4規格（2〗0Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 8 8 8 ABCD 434402钃 六、申請專利範圍 處理電路校正至滿刻度壓力狀況的刻度調整電路 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6. 根據申請專利範圍第1項的處理電路，進一步包括線 性化電路，用以補償非線性將信號調整為壓力的函 數。 7. 根據申請專利範圍第6項的處理電路，其中線性化電 路提供一個二次修正信號給信號，使其成為壓力的函 數。 8. 根據申請專利範圍第7項的處理電路，其中線性化電 路提供一個三次修正信號給信號，使其成為壓力的函 數。 9. 根據申請專利範圍第6項的處理電路，其中線性化電 路提供一個三次修正信號給信號，使其成為壓力的函 數。 10. 根據申請專利範圍第1項的處理電路，其中振盪器驅 動一保護接觸以降低雜散電容。 11. 根據申請專利範圍第1項的處理電路，其中振盪器包 括一自動增益控制(AGC)電路，用以控制AC信號位準 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12. 根據申請專利範圍第11項的處理電路，其中AGC電路 控制AC信號的振幅-頻率乘積。 13. —種電容式壓力感測器，包括： 壓力室； 耦合到壓力室的第一電容與第二電容，第一與第二電 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4洗格（2丨Ο X 297公釐） 4344 〇a* as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 容隨著壓力室内壓力變化而改變； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 處理電路包括： 激勵電路將激勵施加於第一與第二電容； 該激勵電路包括振盪器；以及 該激勵是交流(AC)信號； 電感裝置耦合到第一與第二電容，以傳導第一與第二 電容反應激勵所產的電流，該電流是第一與第二電容 之電容差的函數，也是壓力的函數；以及 偵測器裝置，用以偵測電流並產生信號，該信號是該 壓力的函數。 14. 根據申讀專利範圍第13項的電容式壓力感測器，進一 步包括： 可導電可彎曲的隔膜與壓力室耦合，且因應壓力室内 施加於福膜表面的壓力而彎曲； 在隔膜附近的第一電極，該第一電極與隔膜構成第一 電容，第一電容隨著隔膜的彎曲而改變；以及 在隔膜附近的第二電極，該第二電極與隔膜構成第二 電容，第二電容隨著隔膜的彎曲而改變。 經濟部智葸財產局員工消費合作社印製 15. 根據申請專利範圍第14項的電容式壓力感測器，其中 第一與第二電極包括沈積於非導體基板上的導電材 料。 16. 根據申請專利範圍第15項的電容式壓力感測器，其中 非導體基板包括陶竞材料。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210 X 297公釐） 8 8 8 8 ABCD 434402鳎 六、申請專利範圍 17. 根據申請專利範圍第14項的電容式壓力感測器，其中 第一與第二電極之一是圓形的導電材料所構成，第一 與第二電極的另外之一是由環形導電材料所構成。 18. 根據申請專利範圍第17項的電容式壓力感測器，其中 第一與第二電極之一被第一與第二電極之中另一者 所包圍。 19. 根據申請專利範圍第13項的電容式壓力感測器，其中 處理電路進一步包括第二電感裝置以傳導反應激勵 的第二電流，該第二電流是第一與第二電容差的函數 〇 20. 根據申請專利範圍第13項的電容式壓力感測器，其中 的處理電路進一步包括電性耦合於第一與第二電容 間的二極體陣列》 21. 根據申請專利範圍第13項的電容式壓力感測器，其中 的處理電路進一步包括將處理電路校正至零壓力狀 況的歸零電路。 22. 根據申請專利範圍第13項的電容式壓力感測器，其中 的處理電路進一步包括將處理電路校正至滿刻度壓 力狀況的刻度調整電路。 23. 根據申請專利範圍第13項的電容式壓力感測器，其中 的處理電路進一步包括線性化電路，藉補償非線性俾 將信號調整為壓力的函數。 24. 根據申請專利範圍第23項的電容式壓力感測器，其中 -18- 本紙張尺度適用中國國家棣準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐） {請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4344 Ο 2 ii as Βδ C8 D8 六、申請專利範圍 的線性化電路提供一個二次修正信號給信號，使其成 為壓力的函數。 25. 根據申請專利範圍第24項的電容式壓力感測器，其中 線性化電路提供一個三次修正信號給信號，使其成為 壓力的函數。 26. 根據申請專利範圍第23項的電容式壓力感測器，其中 線性化電路提供一個三次修正信號給信號，使其成為 壓力的函數。 27. 根據申請專利範圍第13項的電容式壓力感測器，其中 振盪器驅動一保護接觸以降低雜散電容。 28. 根據申請專利範圍第13項的電容式壓力感測器，其中 振盪器包括自動增益控制(AGC)電路，用以控制AC信 號位準。 29. 根據申請專利範圍第28項的電容式壓力感測器，其中 AGC電路控制AC信號的振幅-頻率乘積。 30 —種量測壓力室中壓力之方法，包括： 第一電容與第二電容耦合到壓力室，以使第一與第二 電容的差是壓力室内壓力的函數； 第一電容與第二電容耦合到感應單元； 提供振盪器電路以提供激勵，該激勵是交流（AC) 信號； 施加激勵到第一與第二電容，以使通過感應單元的電 流是第一與第二電容間電容差的函數； i -19- 本紙張尺度適用中國國家揲準（CNS > A4規格（2丨0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈- 經濟部智慧財4局員工消費合作社印製 麵 2ο 4 4 3 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 經濟部智.%財4局具工消費合作杜印製 偵測流經感應單元的電流；以及 產生的信號是該電流以及壓力室内壓力的函數。 31. 根據申請專利範圍第30項的方法，進一步包括： 導電的隔膜耦合到壓力室，該隔膜適應壓力室内施加 於隔膜表面的壓力而彎曲； 在隔膜附近提供第一電極，該第一電極與隔膜構成第 一電容，第一電容隨著隔膜的彎曲而改變；以及 在隔膜附近提供第二電極，該第二電極與隔膜構成第 二電容，第二電容隨著隔膜的彎曲而改變。 32. 根據申請專利範圍第31項的方法，提供第一電極與提 供第二電極的步驟包括在非導體的基板上沈積導電 材料。 33. 根據申請專利範p第31項的方法，其中： 提供第一與第二電極其中之一，包括在非導體的基板 上成形一個圓點的導電材料；以及 提供第一與第二^極其中另一，包括在非導體的基板 上成形一個環形的導電材料。 34. 根據申請專利範圍第33項的方法，其中的非導體基板 包括陶瓷材料。 35. 根據申請專利範圍第33項的方法，其中第一與第二電 極之一被第一與第二電極之中另一者所包圍。 36. 根據申請專利範圍第30項的方法，進一步包括將第一 與第二電容耦合到第二感應單元，如此，流過第二感 -20 本紙張足度逋用中®國家棣準（CNS > A4規格（210X29?公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 忒4(3 2鬵 經濟部智慧財產局員工消t合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 應單元的第二電流是第一與第二電容間電容差的函 數。 37. 根據申請專利範圍第30項的方法，進一步包括將第一 與第二電容耦合到二極體陣列。 38. 根據申請專利範圍第30項的方法，進一步包括提供歸 零校正電路，以設定零壓力狀態。 39. 根據申請專利範圍第30項的方法，進一步包括提供刻 度校正電路，以設定滿刻度壓力狀態。 40. 根據申請專利範圍第30項的方法，進一步包括提供線 性化電路，以補償非線性。 41. 根據申請專利範圍第40項的方法，其中線性化電路提 供二次修正信號以使信號是壓力的函數。 42. 根據申請專利範圍第41項的方法，其中線性化電路提 供三次修正信號以使信號是壓力的函數。 43. 根據申請專利範圍第40項的方法，其中線性化電路提 供三次修正信號以使信號是壓力指示的函數。 44. 根據申請專利範圍第30項的方法，進一步包括驅動振 盪器的保護接觸，以降低雜散電容。 45. 根據申請專利範圍第30項的方法，進一步包括提供具 有自動增益控制(AGC)電路的振盪器，以控制AC信號 的位準。 46. 根據申請專利範圍第45項的方法，進一步包括控制 AC信號的振幅-頻率乘積。 -21 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) 裝 訂 本紙張尺度適用中菌國家標準（CNS )六4说格（210X2W公嫠〉