Емкостные преобразователи давления

Принцип действия емкостных преобразователей основан на измене- нии емкости переменного конденсатора С под воздействием преобразуе- мой неэлектрической величины (например, давления). Емкость конденса- тора зависит от таких параметров как расстояние между пластинами (об-

кладками) δ, площадь пластин S, диэлектрическая постоянная между пла-

стинами E.

Наибольшее применение в системах автоматики получили плоскопа- раллельные и цилиндрические преобразователи. На рис. 3.12 схематически изображено устройство плоскопараллельных емкостных преобразователей,

основанных на трех принципах: изменении величины зазора δ между пла-

стинами (обкладками) конденсатора, причем одной из пластин может быть

поверхность объекта (детали), не входящего в состав преобразователя (рис.

3.12, а); изменении площади S перекрытия пластин в результате их относи- тельного смещения (рис. 3.12, б); изменении диэлектрической проницае- мости материала E (рис. 3.12, в).

Характеристика управления емкостного плоскопараллельного пре-

образователя с изменяющимся воздушным зазором определяется выраже-

нием:

C = E ⋅ S

δ

 

, (3.5)

где С - емкость конденсатора, Ф; δ - расстояние между обкладками, м; E -

абсолютная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками,

Ф/м; S — площадь обкладок, м2.

 

a) б) в)

Рис.3.12. Емкостные преобразователи:

а - с изменяющейся величиной зазора; б - с изменяющейся площадью;

в - с изменяющейся диэлектрической проницаемостью

 

 

В первом случае емкость изменяется по гиперболическому закону,

во втором и третьем – линейно.

Основными достоинствами емкостных преобразователей являются: высокая чувствительность (до 500 В/мм); простота конструкции; малые размеры и масса; малая инерционность; высокая точность и стабильность характеристик.

К недостаткам следует отнести: большое внутреннее сопротивление; влияние на работу преобразователя паразитных емкостей (требуется экра- нировка); необходимость усиления снимаемого сигнала; потребность ис- точника напряжения высокой частоты; сильное влияние изменения темпе- ратуры, влажности и загрязненности окружающей среды; для достижения максимальной чувствительности монтаж следует производить короткими проводами, что не всегда удобно.