Преобразователь Емкость Частота

Емкостный преобразователь представляет собой конденсатор, электрические параметры которого изменяются под действием входной величины. Для плоского конденсатора его емкость определяется выражением: >, где e> – диэлектриче- ская проницаемость среды между пластинами конденсатора, e>0 = 0, 885∙10>–11 Ф/м – электрическая постоянная; F – площадь пластин конденсатора; d> – расстояние между ними. Изменение любого из перечисленных параметров изменяет емкость конденсатора. У преобразователя изображенного на рис. 7.5, а, при перемещении пластин на расстояние х его емкость меняется в соответствии с зависимостью, отраженной на графике (рис. 7.5, б). Имеется участок, где эта зависимость линейная, поскольку не искажается краевыми эффектами. В области линейной зависимости чувствительность такого преобразователя >.

Рис. 7.5. Емкостный преобразователь

Для включения такого преобразователя в измерительную цепь может использоваться резонансная цепь (рис.7.6, ). Генератор через разделительный трансформатор Т питает резонансный LC-контур. Емкость контура состоит из емкости преобразователя Спр и подстроечного конденсатора С*, частота и напряжение генератора постоянны. При изменении емкости напряжение на контуре изменяется по резонансной кривой, как указано на рис. 7.6, б.

Рис. 7.6. Схема для измерений емкостными датчиками

При изменении емкости преобразователя на >DС напряжение на контуре изменяется на >DU. Подстроечный конденсатор служит для настройки контура так, чтобы чувствительность измерительной цепи = >DU/>DС была максимальной. На практике применяются и другие измерительные цепи для емкостных датчиков.

Погрешности емкостного преобразователя обусловлены паразитными емкостями проводов и конструкции (емкость самого преобразователя обычно близка к значениям 1–100 пФ), токами утечки при высоком входном сопротивлении, которое на частотах около 50 Гц может достигать значений более 107 Ом. Емкость преобразователя может меняться в зависимости от влажности воздуха, вибрации и других причин, что также увеличивает погрешность.

Основные недостатки емкостных преобразователей – их малая емкость и высокое входное сопротивление. В то же время их достоинством является простота конструкции и технологии использования. Такие датчики успешно применяются при наличии квалифицированного персонала, например, в НИИ.

Похожие страницы: