Мкостные преобразователи

Ёмкостные преобразователи представляют собой плоские или цилиндрические конденсаторы, ёмкость которых изменяется под воздействием неэлектрической величины.

Для плоского конденсатора емкость определяется по формуле:

а для цилиндрического конденсатора:

где εа – абсолютная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками конденсатора;

S – площадь обкладок конденсатора;

δ – расстояние между обкладками;

l – длина активной части электродов цилиндрического конденсатора;

d1, d2 – радиусы внутреннего и внешнего электродов цилиндрического конденсатора.

Емкостные преобразователи используются при измерении различных неэлектрических величин, функционально связанных с любым из изменяющихся параметров конденсатора (δ, S, εа, l).

Рассмотрим несколько примеров применения емкостных преобразователей.

Ёмкостный преобразователь для измерения уровня жидкости,

изображенный на рис. 1.5., выполняется в виде полого цилиндра со

стержнем внутри, изолированным от стенок цилиндра. Стержень и стен-

ки цилиндра образуют обкладки конденсатора. При частичном заполне-

нии цилиндра водой его можно рассматривать как воздушно-водяной конденсатор, общая емкость которого равна

где С0 – емкость воздушной части конденсатора;

С1 – емкость водяной части конденсатора.

Емкость преобразователя является функцией высоты (уровня) столба жидкости, заполняющей конденсатор:

Включив выводы преобразователя в мостовую схему, можно измерить ёмкость С и, следовательно, отградуировать указатель в единицах уровня или объема жидкости в резервуаре, куда установлен преобразователь. Помимо ёмкостных приборов мостового типа широкое применение находят и резонансные приборы. В них электрическая емкость включается параллельно с индуктивностью, образуя резонансный контур, который питается от высокочастотного генератора. Контур настроен на резонанс питающей частоты генератора при начальной емкости датчика, соответствующей наличию или отсутствию измеряемой среды на заданном уровне. С изменением уровня изменяется емкость датчика, что приводит к изменению частоты контура и нарушению условия резонанса, т. е. к срыву резонанса. При резонансе сопротивление контура минимальное, при срыве резонанса сопротивление контура резко увеличивается. На принципе изменения сопротивления контура при изменении контролируемого уровня построена электронная схема малогабаритного сигнализатора уровня МЭСУ, изображенного на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Принцип устройства емкостного преобразователя для измерения уровня.