Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТВ2.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
3.98 Mб
Скачать

22.Емкостные измерительные преобразователи. Конструкция, принцип действия.

Принцип действия и конструкция. Емкостный преобразова­тель представляет собой конденсатор, электрические параметры которо­го изменяются под действием входной величины.

Конденсатор состоит из двух электродов, к которым подсоединены выводные концы. Пространство между электродами заполнено диэлект­риком. При изменении взаимного положения электродов или при из­менении диэлектрической проницаемости среды, заполняющей меж­электродное пространство, изменяется емкость конденсатора.

В качестве емкостного преобразователя широко используется плос­кий конденсатор. Его емкость определяется выражением

где — расстояние между электродами; — их площадь; — электри­ческая постоянная; — относительная проницаемость диэлектрика.

Изменение любого из этих параметров изменяет емкость конденса­тора.

У преобразователя с прямоугольными электродами (рис. а) и имеется некоторый диапазон перемещения пластин х, в кото­ром емкость линейно зависит от х (рис. б). Линейная зависимость искажается вследствие краевого эффекта. В области линейной зави­симости чувствительность такого преобразователя

постоянна и увеличивается с уменьшением расстояния между электро­дами

Если изменяется расстояние между электродами, функция преоб­разования представляет собой гиперболическую функцию. Чувствительность преобразователя

сильнее, чем в предыдущем случае, зависит от расстояния между пла­стинами 6. Для увеличения чувствительности S целесообразно уменьшить Предельное его значение определяется технологическими сооб­ражениями и приложенным напряжением. Надо учитывать, что при малых возможен электрический пробой между электродами.

23.Классификация и конструктивные варианты емкостных измерительных преобразователей.

Существует следующая классификация ЕП:

  1. Преобразователь с прямоугольными электродами:

Чувствительность:

где — расстояние между электродами; — их площадь; — электри­ческая постоянная; — относительная проницаемость диэлектрика.

Преимущества и недостатки:

+ простая конструкция;

+наличие нелинейного участка рабочей характеристики.

- ограниченный диапазон измеряемой величины;

- влияние краевых эффектов (эффекта стекания зарядов с одной обкладки на другую следствии высокой влажности) на точностные характеристики преобразователя.

2) преобразователь, у которого = var при плоскопараллельном относительном перемещении пластин

П реимущества и недостатки:

+ возможность измерения сверх малых перемещений в узком диапазоне;

+ высокая чувствительность более чем чувствительность первого класса преобразователей.

- нелинейная функция преобразования;

- более высокая погрешность в широком диапазоне;

- необходимость использования поддиапазонов.

  1. Преобразователь с переменной диэлектрической проницаемостью:

Е сли перемещать диэлектрическую пластину в зазоре плоского кон­денсатора (рис. а), то можно получить преобразователь с перемен­ной диэлектрической проницаемостью. Емкость такого преобразователя определяется как емкость двух параллельно включенных конденсато­ров. Один из них образован частью электродов и диэлектрической пластиной, другой — оставшейся частью электродов с межэлектрод­ным пространством, не заполненным пластинкой. Если пластинка с относительной диэлектрической проницаемостью имеет толщину равную расстоянию между электродами, то функция преобразования преобразователя описывается выражением

где Q — площадь электродов; Qчасть площади диэлектрической пластины, находящаяся между электродами.

Преимущества и недостатки:

+ линейная функция преобразования;

- необходимость строго соблюдения симметрии и взаимного положения отдельных элементов преобразователя;

- влияние стекания зарядов.

ЕП конструктивно бывают одинарные и дифференциальные. Вид емкостной характеристики может быть изменен путем изменения его конструктивных характеристик и выбором того или иного варианта использованного выше.