(2)
中心极板的信号与位移成比例增加,信号的相位表明中心极板移动的方向——上或下。输出信号的幅值为
(3)
只要x<<x0,输出电压就可认为是位移的线性函数。第二个被加项表示初始电容的失配,是输出偏移的主要原因。偏移也可由极板外围部分的边缘效应以及所谓的静电力导致。这个力是作用于传感器极板的电荷相互吸引和排斥造成的,使极板表现得像个弹簧。该力的瞬时值为
(4)
在另一种设计中,两个独立的极板采用MEMS技术制造(图2)。极板经硅的微机械加工制成。一个极板作为位移的测量,另一个作为基准。两个极板具有几乎相同的表面积,不过测量极板由四个柔性悬挂支撑,基准极板则由硬性悬挂固定。这种特殊设计对加速度计特别有用。
图 2. 一种双极板电容式位移传感器。
(a)微机械加工感应极板;
(b)感应和基准极板的不同悬挂