28. Ёмкостные преобразователи.

Принцип действия основан на зависимости электрической ёмкости конденсатора от диэлектрической проницаемости среды между обкладками конденсатора, размером обкладок и расстояния между ними.

Для плоского конденсатора с двумя обкладками электрическая ёмкость определяется выражением

, где электрическая постоянная,- относительная диэлектрическая проницаемость, S - активная площадь обкладок,- расстояние между обкладками. Т. е. в основу работы преобразователей могут быть положены зависимости:

.

Простейший ёмкостной преобразователь (рис. 1): измеряемая неэлектрическая величина приложена к подвижной пластине конденсатора, которая перемещается относительной неподвижной пластины. Статическая характеристика преобразованиянелинейна, чувствительность преобразователя возрастает с уменьшением расстояния между пластинами. Такие ёмкостные датчики используются измерения расстояний до 1 мм.

В связи с тем, что рабочее расстояние между обкладками мало, на результате измерения сказывается изменение этого расстояния за счёт колебания температуры окружающей среды. Данную погрешность удаётся уменьшить выборов размеров деталей преобразователя и материалов, из которых он изготавливается. Ещё одним фактором, влияющим на погрешность преобразователя, является усилие притяжение которое возникает между пластинами:), где - энергия электрического поля, С и U - ёмкость и напряжение между пластинами конденсатор. Отмеченный недостаток отсутствует в дифференциальных преобразователях (рис. 2): измеряемая величина прикладывается к подвижной пластине, которая перемещается между двумя неподвижными, что приводит к изменению ёмкости конденсаторови, а усилие притяжения компенсируется.

Достоинства:

+ высокая чувствительность; + простота устройства;

+ малая инерционность.

Недостатки:

- влияние внешних электрических полей, паразитных ёмкостей, температуры, влажности;

- необходимость использования специальных датчиков повышенной частоты.

29. Термоэлектрические преобразователи (термопары).

В основе работы преобразователя лежит термоэлектрический эффект, возникающий в цепи термопары.

Термопара и её подключение к измерительному прибору.

При разности температур между точками 1 и 2 соединения двух разнородных проводников А и В, образующих термопару, в цепи термопары возникает термоЭДС. При постоянной температуре точки 2 термоЭДС термопары равна .

Измерение термоЭДС производят либо с помощью обычных милливольтметров, либо с помощью компенсаторов с ручным или автоматическим уравновешиванием. Точку 1 термопары называют рабочим концом, а точки 2 и 2' - свободными концами.

Градуировка термоэлектрических приборов (приборов на основе термопар) осуществляется при температуры свободных концов , но рабочее использование этих приборов осуществляется при температуре свободных концов, отличных от нуля. Поэтому при применении термоэлектрических термометров всегда необходимо вводить поправку на температуру свободных концов термопары.

Для изготовления термопар используются сплавы из благородных и неблагородных металлов (платинородий, хромель, алюмель, вольфрамрений). Для защиты электродов термопары от внешних воздействий их помещают в защитную арматуру. В целях стабилизации температуры свободных концов термопару иногда удлиняют с помощью удлинительных проводов, имеющих такую же зависимость ЭДС, как и термопара.

Динамические свойства термопар характеризуются показателем тепловой инерций. Малоинерционной считается пара с показателем тепловой инерции 5-20 с. Для обычных термопар этот показатель достигает нескольких минут.