Kapacitný tlakový senzor sa skladá z dvoch pohyblivých častí (elastická kovová membrána), dvoch pevných častí (kovový povlak na konkávnom skle na hornej a dolnej elastickej membráne), výstupných svoriek a puzdra atď. Medzi pohyblivou doskou a dvoma pevnými doskami sú vytvorené dva sériové kondenzátory. Keď vstupný tlak pôsobí na elastickú membránu, elastická membrána vytvára posun, ktorý musí v prípade jednej pevnej časti zmenšiť vzdialenosť a v prípade druhej pevnej časti ju zväčšiť (dá sa to demonštrovať na papieri). Vzdialenosť medzi dvoma kovovými elektródami je jedným z dôležitých faktorov ovplyvňujúcich kapacitu, čím sa vzdialenosť zväčšuje, tým sa kapacita znižuje, čím sa vzdialenosť zmenšuje, tým sa kapacita zvyšuje. Tento typ štruktúry sa nazýva diferenciálna štruktúra, v ktorej sa parametre dvoch snímacích prvkov menia rovnako, ale opačne v dôsledku meranej veličiny.
Ak je elastická membrána umiestnená medzi bočným tlakom a atmosférickým tlakom (horná dutina elastickej membrány je atmosférický), nameraný tlak je tabuľkový; ak je elastická membrána umiestnená medzi bočným tlakom a vákuom (horná dutina elastickej membrány prechádza vákuom), meria sa absolútny tlak. Kapacita kondenzátora je úmerná dielektriku a jeho relatívnej efektívnej ploche medzi dvoma doskami kondenzátora a nepriamo úmerná vzdialenosti medzi dvoma doskami, t. j. C=εA/D, kde ε je dielektrická konštanta dielektrika, A je relatívna efektívna plocha medzi dvoma kovovými elektródami a D je vzdialenosť medzi dvoma kovovými elektródami. Z tohto vzťahu je zrejmé, že keď dva z parametrov zostanú nezmenené a druhý parameter sa použije ako premenná, kapacita sa bude meniť so zmenou parametra.
Existuje mnoho druhov meracích obvodov používaných s kapacitným tlakovým senzorom. Vezmime si ako príklad mostíkový obvod na ilustráciu princípu činnosti meracieho obvodu kapacitného diferenciálneho senzora. Pretože kapacita je parameter striedavého prúdu, mostík je budený striedavým prúdom cez transformátor. Dve cievky transformátora a kapacita mostíka sú v rovnováhe, keď nie je vstupný tlak, mostík je v rovnováhe a dve hodnoty kapacity sa rovnajú C0. Pri vplyve tlaku je jedna hodnota kapacity C0 + delta C, druhá hodnota kapacity C0 – delta C (delta C pre vonkajší tlak spôsobený zmenou kapacity) nevyvážený mostík. Ak je hodnota kapacity vysoká, je vysoké aj napätie a medzi dvoma kondenzátormi vzniká rozdiel napätia, z ktorého mostík generuje výstupné napätie U, ktoré predstavuje vstupný tlak.
Čas uverejnenia: 2. septembra 2022