Емкостные преобразователи

Емкостные измерительные преобразователи нашли широкое применение при проектировании датчиков уровнемеров и манометров, измерителей несплошности и других механических величин.

Емкостные преобразователи представляют собой электрические конденсаторы, емкости которых меняются вследствие изменения под действием измеряемой величины площадей перекрытия обкладок, расстояний между обкладками или диэлектрической проницаемости среды, находящейся между обкладками.

По конструктивному решению чувствительных элементов (конденсаторов) емкостные датчики подразделяют на плоскопараллельные, коаксиальные, стержневые, с обкладками, выполненными из сеток, и т. д.

Несмотря на кажущееся отличие, конструктивные решения можно свести в основном к двум типам: коаксиальному и плоскопараллельному.

Пренебрегая краевыми эффектами, емкость датчика с плоскопараллельными обкладками, работающего в диэлектрических средах, можно упрощенно записать в виде

если информативными параметрами являются расстояние d между обкладками или диэлектрическая проницаемость е контролируемой среды, или

если информативным параметром является площадь (уровень) перекрытия обкладок датчика контролируемой средой с диэлектрической проницаемостью еc.

Соответствующие упрощенные выражения для аналогичных случаев коаксиального датчика имеют вид

где L - полная длина обкладок датчика; L1 - длина части обкладок датчика, расположенной в газообразной среде; L2 - длина части обкладок датчика, расположенной в исследуемой среде; г1 - радиус внутренней обкладки датчика.

Емкостные датчики можно успешно применять для измерения несплошности ряда диэлектриков и слабо проводящих жидкостей, для измерения уровня диэлектрических и проводящих сред и давления практически в любых средах (диэлектриках, слабо проводящих и проводящих.)

Числовые данные

= 800 В; = 35 В; S = 3 х 10-1м; d = 5 х 10-3м; f = 0,4 х 104Гц

е2 = 4,5

Механическое давление электрического поля емкостного преобразователя может быть определенно из выражения:

,

где W -энергия конденсатора,

D - расстояние между электродами конденсатора.

Энергия в этом случае может быть определена в виде

,

где С - емкость плоского конденсатора действует давление:

Р = (2C,

если пренебречь составляющими:

переменным давлением с удвоенной частотой:

,

Постоянным давлением равным:

,

Полученное значение механического давления электрического поля конденсатора

Р = ( 800 · 35 sin(2р ·4000t) = =6,7· 10-8 · sin25120t

=1,7 · 10-22 · sin25120t B

Эти датчики согласно нашей классификации относятся к датчикам омического сопротивления.

Внешний фотоэлектрический эффект можно описать уравнением Эйнштейна:

,

где h - постоянная Планка, равная 6,625×10-34 Дж×с;

Другие стьтьи в тему

Расчет параметров выпрямительно-инверторного преобразователя, выполненного по шестипульсовой мостовой схеме
Трёхфазный мостовой выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) питается от сети с номинальным напряжением UС=U1Л и заданными пределами колебания этого напряжения %UС Известна мощность короткого замыкания SКЗ, характеризующая реактанс связи точки подключения ВИП и шин бесконечной ...

Разработка систем автоматического регулирования
Основы теории управления - одна из дисциплин, образующих науку об управлении. Эта наука в последние годы распространила свое влияние не только на системы управления технического характера (станки, роботы, самонаводящиеся ракеты, беспилотные самолеты, космические аппа ...