Методы и средства электрических измерений неэлектрических величин
жүктеу/скачать 1,09 Mb. Pdf көрінісі
|
Конспект Тема 12
| Емкостные преобразователи.
Принцип действия преобразователей осно- ван на зависимости электрической емкости конденсатора от диэлектрической проницаемости среды между обкладками конденсатора, размеров обкладок и рас- стояния между ними. Для плоского конденсатора с двумя обкладками электрическая емкость опре- деляется выражением δ ε ε 0
C , где 0 ε – электрическая постоянная, ε – относи- тельная диэлектрическая проницаемость, s – активная площадь обкладок, δ –
расстояние между обкладками. Как видно из выражения в основу работы преоб- разователей могут быть положены зависимости: ε
f C , s f C 2 ,
δ 3
C . На рис. 12.6 схематично показано устройство различных емкостных преоб- разователей.
Рис.12.6 В преобразователе на рис. 12.6 а измеряемая неэлектрическая величина x
приложена к подвижной пластине конденсатора, которая перемещается относи- тельно неподвижной пластины. Статическая характеристика преобразования
δ 3
C нелинейна, чувствительность преобразователя возрастает с уменьше- нием расстояния δ между пластинами. Такие емкостные датчики используются для измерения расстояний до 1 мм. В связи с тем, что рабочее расстояние между обкладками мало, на результат измерения, сказывается изменение этого расстояния за счет колебания темпера-
туры окружающей среды. Данную погрешность удается уменьшить выбором раз- меров деталей преобразователя и материалов, из которых он изготавливается. В дифференциальных преобразователях построенных по схеме приведенной на рис. 12.6 б, измеряемая величина прикладывается к подвижной пластине, ко- торая перемещается между двумя неподвижными пластинами, что приводит к из- менению емкостей 1
и
2 C , а усилие притяжения компенсируется. При соответ- ствующем включении данные преобразователи обладают повышенной чувстви- тельностью. На рис. 12.6
приведена схема дифференциального преобразователя с пере- менной величиной активной площади пластин, который используется для изме- рения сравнительно больших линейных и угловых перемещений. Преобразователи на основе зависимости
ε 1
C используют, как правило, для измерения уровня жидкостей, влажности веществ, толщины изделий из ди- электриков и т. п. Пример такого использования приведен на рис. 12.6, г , где по- казана обобщенная схема уровнемера. Емкость между электродами в сосуде зави- сит от уровня жидкости, так как уровень жидкости влияет на диэлектрическую проницаемость среды между обкладками. Подбором конфигурации пластин можно получить желаемый характер зависимости показаний прибора от объема жидкости. В качестве измерительных цепей с емкостными преобразователями приме- няют мостовые схемы и схемы с использованием резонансных контуров. Послед- ние позволяют создавать высокочувствительные приборы для измерения переме- щений порядка 7 10 мм. Для снижения действия сопротивления изоляции при пи- тании емкостных преобразователей используются токи повышенной частоты (до десятков мегагерц). Достоинствами емкостных датчиков являются высокая чувствительность, простота устройства, малая инерционность. Недостатки – влияние внешних элек- трических полей, паразитных емкостей, температуры, влажности, необходимость использования специальных источников питания повышенной частоты. жүктеу/скачать 1,09 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|