Физические принципы построения емкостных преобразователей

Сущность работы емкостных измерительных преобразователей заключается в изменении под действием измеряемой физиче­ской величины их электрической емкости, что, в свою очередь, отражается на величине их входного сигнала.

Электрическая емкость конденсатора, образованного парал­лельными пластинами, определяется по формуле С=ε_oε_n(n-1)(A/a)

где n-число пластин; A - площадь одной стороны пластины; d — толщина диэлектрика, расположенного между пластинами; ε₀, - относительная диэлектрическая проницаемость этого диэлектрика; ε_n - диэлектрическая проницаемость вакуума, т.е. вполне определенная константа.

Для измерений смещений менее 1 мм применяют емкостные преобразователи с изменяющимся расстоянием между пластина­ми. Для измерения смещений, превышающих 1 мм, чаще всего используются преобразователи с изменяющейся площадью пере­крытия пластин.

Емкостные преобразователи могут быть использованы как для статических, так и для динамических измерений, но приме­няются главным образом в стационарных условиях для проведе­ния стендовых исследований и прецизионных измерений физи­ческих величин.

Конструктивные принципы построения емкостных датчиков механических величин

Емкостные датчики широко применяются для измерения таких механических величин как вибрации, перемещения, скорости, ускорения, усилия, крутящие моменты и давление.

Распространенным устройством, преобразующим акустиче­ские колебания окружающей воздушной среды в соответствую­щие электрические сигналы, является емкостный микрофон рис. 6.

Рис. 6. Конструктив­ная схема емкостного микрофона

Конструктив­ная схема емкостного микрофона, который содержит размещенные в корпусе 1 мем­брану 2 из электропроводящего материала, неподвижную пластину 3, установленную на диэлектрике 4, и демпфирующий слой 5. При изменении акустического давления мембрана 2 деформируется и изменяется ее расстояние до пластины 3. В результате происходит изменение электрической емко­сти микрофона, что и используется.