Емкостные преобразователи

Конструкции емкостных преобразователей. На рис. 2-29, а пока­зано устройство емкостного преобразователя для измерения уровня. Преобразователь состоит из двух параллельно соединенных конден­саторов: конденсатор C ₁ образован частью электродов и диэлектри­ком – жидкостью, уровень которой измеряется; конденсатор С ₀ – остальной частью электродов и диэлектриком – воздухом.

Емкость преобразователя

С = С ₁ + С ₀ = ,

где l ₀ – полная длина цилиндра; l – длина, на которую цилиндр заполнен жидкостью; e – диэлектрическая проницаемость жидкости; R ₁ и R ₂ – радиусы внешнего и внутреннего цилиндров.

На рис. 2-29, б изображен емкостный зонд для измерения уровня проводящей жидкости. Емкостный зонд был предложен для измере­ния высоты волн и представляет собой остеклованный электрод 1. Электродом 2 служит проводящая жидкость, которая присоединяется к измерительной цепи при помощи электрода 3.

Емкость

С= ,

где l – глубина погружения; e – диэлектрическая проницаемость стекла; R ₁ и R ₂ – внешний и внутрен­ний радиусы стеклянного покрытия.

Вместо специального электрода может быть использован кусок провода, покрытого изоляцией, не сма­чиваемой жидкостью.

На рис. 2-29, в показан принцип устройства емкостного преобра­зователя для измерения толщины ленты из диэлектрика. Испытуемая лента 1 протягивается с помощью роликов 2 между обкладками 3 конденсатора. Если длину зазора между обкладками конденсатора обозначить d, площадь обкладок S, толщину ленты d_л и ее диэлек­трическую проницаемость e_л, то емкость С можно выразить формулой:

^.

На рис. 2-29, г показан принцип устройства емкостных преобра­зователей с переменной площадью пластин, используемых для изме­рения угла поворота вала. Пластина 1, жестко скрепленная с валом, перемещается относительно пластины 2 так, что длина зазора между ними сохраняется неизменной. Достоинством емкостных преобразователей с переменной площадью пластин является возможность соот­ветствующим выбором формы подвижной 1 и неподвижной 2 пластин получить заданную функциональную зависимость между изменением емкости и входным угловым или линейным перемещением. Преобра­зователи с переменной площадью применяются для измерения пере­мещений больше 1 мм.

Для измерения малых перемещений (10^-6 – 10^-3 м) получили применение преобразователи с переменным зазором. Принцип уст­ройства подобного дифференциального преобразо­вателя изображен на рис. 2-29, д. Обкладка 2 закреплена на пружинах и перемещается поступа­тельно под воздействием измеряемой силы F. Об­кладки 1 и 3 неподвижны. Емкость между обклад­ками 2 и 3 увеличивается, а между обкладками 1 и 2 – уменьшается.