Емкостные преобразователи




 

Действие емкостных преобразователей основано на преобразовании входной величины в изменение емкости конденсатора. В общем случае емкость конденсатора С есть произведение диэлектрической проницаемости ε на геометрическую проводимость G зазора между электродами: С = εG.

С = f (Х) – функция преобразования емкостного преобразователя.

Существует большое количество емкостных преобразователей. Они служат для измерения уровня, толщины ленты диэлектрика, угла поворота, перемещения, давления. Конструктивные схемы емкостных преобразователей выполняются в различных вариантах в зависимости от области применения. При измерении уровней жидких и сыпучих тел находят применение цилиндрические или плоские конденсаторы, емкость которых характеризуется уровнем и зависит от диэлектрических проницаемостей жидкости, изоляции и воздуха. Для измерения толщины ленты из диэлектрика ее протягивают между электродами. Для измерения малых перемещений (до единиц микрометров), а также точного измерения быстроменяющихся сил и давлений применяются дифференциальные емкостные преобразователи.

Изменение емкости конденсатора можно достичь изменением входной величины: расстояния d между двумя (и более) электродами (рис. 3.3, а); площади S электродов, образующих собственно емкость (рис. 3.3, б); диэлектрической проницаемости ε среды между электродами (рис.3.3, в) и другими способами.

а) б) в)

Рис. 3.3. Емкостные измерительные преобразователи

 

Емкость плоскопараллельного конденсатора С = ε · S/d. Емкость цилиндрического конденсатора вычисляется так: С = 2 · π · ε · ℓ/ln (D2 /D1), где ℓ – длина цилиндра; D1 и D2 – внутренний диаметр внешнего и наружный диаметр внутреннего цилиндра соответственно.

Достоинства: высокая чувствительность, простота конструкции, отсутствие шумов, инерционность, отсутствие самонагрева, габаритные размеры определяются конструктивными соображениями, малый вес, возможность измерения быстро протекающих процессов, возможность получения различных характеристик по характеру. Недостатки: необходимость установки усилителя, необходимость экранирования, воздушный зазор должен быть тщательно защищен от влаги, пыли и паров, способных вызвать коррозию.

 

Динамический конденсатор, или емкостной вибрационный преобразователь

Применяется для измерения мало меняющихся во времени малых токов или напряжений от источников с большим внутренним сопротивлением.

Неподвижные электроды 1 и 2 укреплены на изоляторах 3 (рис. 3.4). Мембрана 4 служит подвижным электродом. К электроду 1 через резистор R1 подводится измеряемое напряжение Uх. К электроду 2 подводится возбуждающее напряжение U, под действием которого между электродами 2 и мембраной 4 возникает электростатическая сила.

 

Рис. 3.4. Конструкция динамического конденсатора

 

Достоинства: простота, дешевизна. Недостатки: дрейф напряжения между электродами конденсатора [5].

 

Варикапы и вариконды

Варикапом называется полупроводниковый диод, в котором используется зависимость барьерной емкости от обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. В качестве варикапов используются диоды при обратном постоянном смещении, когда проявляется только барьерная емкость [12].

Вариконды, обладающие резко выраженной зависимостью емкости от приложенного к их электродам напряжения, изготовляются из сегнетоэлектриков. Они выполняются в форме дисков диаметром 0,2 мм и толщиной 0,4 – 0,6 мм. Если необходимо получить конденсатор большой емкости, то формируют блоки из дисков. Конденсаторы малой емкости (10 – 20 пФ) изготовляют в виде шариков диаметром несколько долей миллиметра [12].



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: