Емкостные датчики

эти датчики имеют разнообразные области применения, однако наибольшее распространение они получили для измерения малых перемещений и физических величин, легко преобразуемых в перемещение, например давлений.

В простейшем случае они состоят из двух металлических пластин (электродов), разделенных малым воздушным зазором. Любое изменение зазора либо перекрывающихся площадей (при движение одной пластины вдоль другой) будет вызывать изменение емкости, которое затем можно будет измерить. Достоинством емкостных датчиков в отличие от резисторных и индуктивных является отсутствие шумов и самонагрева, стабильность метрологических характеристик во времени, потенциально высокая термоустойчивость. Емкостные датчики конструктивно исключительно просты, в них легко может быть внедрена микроэлектронная технология.

Перемещение подвижного электрода и соответствующее изменение емкости может быть измерено с помощью самоуравновешивающегося моста, либо автогенератора, в котором изменение емкости изменяет частоту генерации, что особенно привлекательно для цифровых систем. Для дистанционного измерения малых емкостей разработаны высокоэффективные автокомпенсационные измерительные цепи.

Изменение емкости конденсатора можно достичь изменение входной величины: расстояние d между двумя (и более) электродами (рис. 2.2, а); площади S электродов, образующих собственно емкость (рис 2.2,б); диэлектрической проницаемости e среды между электродами (рис. 2.2, в) и другими способами.

Рис. 2.2. Емкостные (диэлькометрические) измерительные преобразователи.

 

Емкость C плоскопараллельного конденсатора равна C =e×S/d. Емкость цилиндрического конденсатора вычисляется так: C =2×p∙e∙∙l / ln (D₂ / D₁), где l – длина цилиндра; D₁ и D₂ – внутренний диаметр внешнего и наружный диаметр внутреннего цилиндра соответственно.

Диэлькометрические преобразователи, построенные на изменение расстояния между электродами, используют для измерения малых перемещений (до 1 мм). Для измерения больших перемещений применяют преобразователи с изменяющейся площадью электродов (рис 2.2, б).

Преобразователи с изменяющейся диэлектрической проницаемостью межэлектродного пространства (рис. 2.2, в) часто используют в схемах автоматического контроля и регулирования таких параметров технологического процесса, как уровень, толщина продукта, влажность, концентрация жидкостей, давление.

Достоинства диэлькометрических преобразователей: высокая чувствительность, простота конструкции, малые габариты и инерционность.