Емкостные преобразователи

К емкостным преобразователям относятся преобразователи, у которых электрическая емкость или диэлектрические потери в ней изменяются под действием измеряемой величины.

Емкость С между двумя параллельными проводящими плоскостями площадью 5, разделенными малым зазором 5, без учета краевого эффекта определяется выражением

где в0 — диэлектрическая постоянная, равная 8,85-Ю-12 Ф/м; в — относительная диэлектрическая проницаемость среды между электродами.

Изменяя в, 5 или 5, можно изменять электрические параметры преобразователя. На рис. 10.7 схематически показаны устройства емкостных преобразователей.

Одинарный преобразователь (рис. 10.7, а) представляет собой конденсатор, одна обкладка которого перемещается под действием измеряемой величины х относительно неподвижной обкладки. Изменение расстояния между пластинами 5 ведет к изменению емкости преобразователя. Функция преобразования С = F(8) нелинейна, что ограничивает диапазон изменения 5. Чувствительность преобразователя резко возрастает с уменьшением расстояния 8, поэтому такие преобразователи используются для измерения малых перемещений (менее 1 мм).

Функции преобразования С = F(s) и С = F(b) линейны. Поэтому преобразователи с изменяемой площадью пластин применяются для измерения больших линейных (более 1 см) и угловых (до 270°) перемещений.

В одинарных емкостных преобразователях между пластинами возникает сила притяжения. Этот недостаток в значительной степени устранен у дифференциальных преобразователей (рис. 10.7, б). Они имеют одну подвижную и две неподвижные пластины. При воздействии измеряемой величины х у этих преобразователей одновременно, но с разными знаками изменяются зазоры 82 и 82, а следовательно, изменяются их емкости Сг и С2. Дифференциальные преобразователи по сравнению с одинарными обладают более высокой чувствительностью, меньшей нелинейностью функции преобразования, на них мало влияют температура, давление, влажность воздуха и т.д.

Емкостные преобразователи

Рис. 10.7. Емкостные преобразователи:

а — одинарный; б — дифференциальный

В качестве измерительных цепей емкостных преобразователей обычно используют неуравновешенные мосты переменного тока, которые обычно питаются током повышенной частоты (до десятков мегагерц) для того, чтобы повысить мощность, поступающую в преобразователь.

Основные параметры емкостных преобразователей:

  • • зона чувствительности;
  • • частота срабатывания;
  • • тип выходного сигнала;
  • • напряжение питания.

Достоинства емкостных преобразователей — простота конструкции, высокая чувствительность и малая инерционность. Емкостные преобразователи могут работать в широком диапазоне температур и помехоустойчивы в отношении сильных магнитных полей.

Недостатки — чрезвычайно большое значение выходного сопротивления при сравнительно небольших абсолютных значениях емкости, малая выходная мощность и влияние паразитных емкостей. На погрешность емкостных преобразователей оказывают влияние изменения влажности и температуры окружающей среды, а также попадание между пластинами воды или масла.

Примеры обозначений емкостных преобразователей: Е2К-С, СМ-18, PRWT12-4DC.

Емкостные преобразователи с воздушным диэлектриком применяют для измерения малых линейных и угловых перемещений, виброперемещений, виброускорений, давлений, крутящих моментов, в качестве чувствительных элементов измерительных микрофонов, при измерениях уровней шума, генерируемых объектами диагностирования, в качестве источников стробирующих импульсов от вращающихся и перемещающихся сборочных единиц машин и для измерения частот вращения.

Преобразователи с различной диэлектрической проницаемостью применяют для определения изменения уровня топлива в топливных системах двигателей внутреннего сгорания, для измерения расходов рабочих жидкостей гидросистем объемным методом, а также для измерения крутящих моментов при выполнении подвижной пластины преобразователя из диэлектрика.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >