Вони являють собою електричні конденсатори, ємність яких змінюється внаслідок зміни під дією вимірюваної величини відстані між обкладками або діелектричної проникності середовища, що знаходиться між ними. Ємність перетворювача
, /2.13/
де ε — діелектрична проникність середовища, що знаходиться між обкладками конденсатора; - відповідно площа обкладок і відстань між ними.
З /2.13/ випливає, що вхідними величинами можуть бути переміщення або діелектрична проникність речовини, а вихідною - ємність. Тому ємнісні перетворювачі застосовують для вимірювання механічних переміщень і зв'язаних з ними величин (тиску, прискорення, сили, вібрації тощо), а також для вимірювання складу середовищ з різними значеннями ε (наприклад, рівня рідини, вологості ґрунту тощо).
Конструктивно ємнісні перетворювачі виготовляють плоско-паралельними і коаксіальними. На рис. 2.5,а зображена конструктивна схема перетворювача для вимірювання малих (0,001... 1,0 мм) переміщень. Обкладка 1 закріплена на пружинах 2 і може переміщуватися поступально під дією вимірюваної величини хвх. Обкладка 3 нерухома. Коаксіальний перетворювач для вимірювання рівня діелектричних рідин (рис. 2.5,б) являє собою циліндричний конденсатор, обкладками якого є стрижень 1 і циліндр 2. Тому що діелектрична проникність рідини значно більша діелектричної проникності повітря, то при зміні рівня змінюється сумарна ємність перетворювача.
|
|
Якщо між обкладками конденсатора помістити вологий матеріал, наприклад, ґрунт, то ємність конденсатора буде залежати від вологості. Цю залежність використовують для вимірювання вологості.
Ємнісні перетворювачі практично безінерційні і їх широко застосовують для вимірювання швидкозмінних величин, наприклад, для вимірювання рівня води.
Рис. 2.5. Схеми ємнісних перетворювачів: а — плоского; б — коаксіального.
Для вимірювання ємності ємнісних перетворювачів найчастіше використовують мости змінного струму. Для підвищення чутливості вимірювальні схеми живлять струмом високої частоти.