Емкостными ·- называются уровнемеры, основанные на зависимости электрической емкости конденсаторного преобразователя, образованного одним или несколькими стержнями, цилиндрами или пластинами, частично введенными в жидкость, от уровня жидкости.
Конструкция конденсаторных преобразователей различна для электропроводных и неэлектропроводных жидкостей. Электропроводными считаются жидкости, имеющие удельное сопротивление 
Ом-м и диэлектрическую проницаемость 
. Различие преобразователей состоит в том, что один из электродов уровнемеров для электропроводных жидкостей покрыт изоляционным слоем, электроды преобразователей для неэлектропроводных жидкостей не изолированы.
Электроды могут быть в виде плоских пластин, стержней; в качестве электрода может использоваться металлическая стенка сосуда. Часто применяются цилиндрические электроды, обладающие по сравнению с другими формами электродов хорошей технологичностью, лучшей помехоустойчивостью и обеспечивающие большую жесткость конструкции.
На рис. 15, а изображен конденсаторный преобразователь для неэлектропроводных жидкостей, состоящий из двух коаксиально расположенных электродов 1 и 2, помещенных в резервуар 3, в котором производится измерение уровня.
Рис. 15. Схема конденсаторного преобразователя уровня для неэлектропроводных жидкостей
Взаимное расположение электродов зафиксировано проходным изолятором- 4. Электроды образуют цилиндрический конденсатор, часть межэлектродного пространства которого высотой h заполнена контролируемой жидкостью, оставшаяся часть высотой Η — h — ее парами.
В общем виде емкость цилиндрического конденсатора определяется выражением
(9)
где ε0 = 8,85 
Ф/м—диэлектрическая проницаемость вакуума; ε — относительная диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющего межэлектродное пространство; Η — высота электродов; 
, 
— диаметры соответственно внутреннего и наружного электродов.
На основании (9) легко записать выражения для емкости С1 части преобразователя, находящейся в жидкости, и для емкости С2 части, находящейся в газовом пространстве:
где 
и 
— относительные диэлектрические проницаемости жидкости и газа над ней.
Суммарное выходное сопротивление преобразователя 
кроме емкостей 
и 
определяется также емкостью 
проходного изолятора и его активным сопротивлением 
(емкость 
образуется электродами преобразователя на участке а; сопротивление 
обусловлено проводимостью материала изолятора на этом участке), а также емкостью и проводимостью соединительного кабеля. Таким образом, электрическая схема преобразователя имеет вид, изображенный на рис. 15,б. Суммарная емкость преобразователя
Емкость 
от значения 
не зависит, кроме того, для газов 
, поэтому
Таким образом, при 
емкость Спр однозначно зависит от измеряемого уровня 
. В реальных условиях 
может изменяться (например, при изменении температуры жидкости, ее состава и т. д.).
Рис. 16. Схема преобразователя с компенсационным конденсатором
Для уменьшения влияния изменения εж на показания уровнемера обычно используется компенсационный конденсатор (рис. 16). Здесь 1 и 2 — электроды конденсаторного преобразователя, емкость которого зависит от измеряемого уровня h и диэлектрической проницаемости εж. Нижняя часть электрода- 1 и дополнительный электрод- 3 образуют компенсационный конденсатор, который постоянно погружен в жидкость, и, следовательно, его емкость зависит только от εж. Емкость компенсационного конденсатора используется в электронной схеме в качестве корректирующего сигнала.
Недостатком такой схемы введения поправки является увеличение по сравнению со схемой на рис. 15 не измеряемого уровня, обусловленного высотой 
электродов компенсационного конденсатора. Следует отметить, что отрицательное влияние на работу емкостных уровнемеров оказывает активное сопротивление преобразователя. Оно слагается из активного сопротивления проходного изолятора (
на рис. 15,б) и активного сопротивления контролируемой жидкости в межэлектродном пространстве (обычно значение последнего пренебрежимо мало). Для уменьшения влияния активного сопротивления преобразователя в схему уровнемера включается фазовый детектор. В конденсаторных преобразователях для электропроводных жидкостей один электрод выполняется изолированным. Если резервуар металлический, то его стенки могут быть использованы в качестве второго электрода.
Рис. 17. Схема конденсаторного преобразователя уровня для электропроводных жидкостей
Если резервуар неметаллический, то в жидкость устанавливается металлический неизолированный стержень, выполняющий роль второго электрода нарис. 17, а изображена схема преобразователя, выполненного в виде: стержня 1, покрытого слоем изоляции 2 и погруженного в металлический резервуар 3.
Если пренебречь диэлектрической проницаемостью газов над жидкостью по сравнению с диэлектрической проницаемостью изоляции электрода, то электрическую схему преобразователя можно представить в виде, изображенном на рис. 17, б. Зависящую от уровня емкость преобразователя можно представить как емкость двух последовательно соединенных конденсаторов 
и 
. Параметр 
— емкость конденсатора, обкладками которого являются поверхность электрода- 1 и поверхность электропроводной жидкости на границе с изолятором-2. Диэлектриком этого конденсатора является материал изолятора. При увеличении h увеличивается площадь обкладки — поверхность жидкости, что ведет к увеличению 
. Параметр 
— емкость конденсатора, одной обкладкой которого является поверхность жидкости на границе с изолятором- 2 (общая с обкладкой конденсатора 
), второй—поверхность резервуара- 3. С увеличением h емкость 
также растет. Параметр 
·—активное сопротивление жидкости; 
, 
— емкость и активное сопротивление проходного изолятора. Таким образом, полная емкость преобразователя определяется выражением
Рис. 18. Принципиальная схема электронного индикатора уровня ЭИУ
Как и в схеме рис. 15, наличие активной составляющей в выходном сопротивлении 
преобразователя может привести к появлению погрешности, во избежание чего в схеме устанавливается фазовый детектор.
В емкостных уровнемерах для измерения электрической емкости преобразователя используются резонансные f мостовые схемы.
Наиболее простыми являются мостовые схемы, примером которых может быть схема электронного индикатора уровня ЭИУ (рис. 18). Мост состоит из двух вторичных обмоток I и II трансформатора Тр (питаемого генератором Г), емкости преобразователя 
и подстроенного конденсатора С. Мост уравновешен при нулевом уровне жидкости, при этом сигнал на входе и выходе усилителя равен нулю. При увеличении уровня емкость 
растет, разбаланс моста увеличивается и напряжение на входе усилителя возрастает. Усилителем этот сигнал усиливается, преобразуется в унифицированный и измеряется вторичным прибором ВП. Диапазоны измерения уровнемеров ЭИУ определяются типом преобразователя и могут изменяться от 1 до 20 м; предел допускаемой основной погрешности 2,5 %.
Емкостные уровнемеры нашли широкое распространение из-за дешевизны, простоты обслуживания, удобства монтажа первичного преобразователя на резервуаре, отсутствия подвижных элементов, возможности использования в достаточно широком интервале температур (от криогенных до + 200 °С) и давлений (до 6 МПа). К числу недостатков их следует отнести непригодность для измерения уровня вязких (динамическая вязкость более 1 Па с), пленкообразующих, кристаллизующихся и выпадающих в осадок жидкостей, а также высокую чувствительность к изменению электрических свойств жидкости и изменению емкости кабеля, соединяющего первичный преобразователь с измерительным прибором.