Ємнісні перетворювачі

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 х_вх. 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.