Для емкости нижней части датчика

 

Для емкости верхней части датчика

Подставляя (8.11) и (8.12) в (8.9), получим

где L — высота обкладок датчика, т. е. максимальный уровень за­полнения резервуара.

Чувствительность датчика определяем, дифференцируя   (8.13) по уровню,

Из уравнения (8.14) видно, что чувстви­тельность датчика постоянна во всем диапазоне измерений. При измерении уровня химически агрессивных жидко­стей наружная и внутренняя обкладки покрываются защитным покрытием. Из-

мерение уровня с помощью емкостных датчиков используется в космической и авиационной технике, химии, нефтехимии, других отраслях промышленности.

Емкостные датчики нашли применение также для автоматиче­ского измерения толщины различных материалов и покрытий в процессе их изготовления.

Рассмотрим емкостный датчик (рис. 8.8) для измерения толщи­ны материала из диэлектрика (например, изоляционной ленты). Между неподвижными обкладками конденсатора 1 протягивается с помощью роликов 2 контролируемый материал 3.

Емкость датчика, представляющего собой плоский двухобкла-дочный конденсатор с двухслойным диэлектриком,



где s — площадь обкладок;   d — расстояние   между   обкладками;  

---

— толщина контролируемого    материала;   _и — диэлектрическая проницаемость контролируемого материала. Чувствительность датчика

 

Чем меньше разница между d и , чем больше диэлектрическая проницаемость материала е_и. тем выше чувствительность. Повы­сить чувствительность измерения с помощью емкостных датчиков можно за счет выбора соответствующей измерительной схемы.

Включение емкостного датчика в мостовую схему (см. рис. 8.5), питаемую от источника повышенной частоты, позволяет зафикси­ровать изменения емкости на 0,1%. Более высокую чувствитель­ность позволяет получить так называемая резонансная схема. В этом случае емкостный датчик включается в колебательный кон­тур совместно с индуктивным сопротивлением. Резонансная схема показана на рис. 8.9, а. Высокочастотный генератор 1 имеет часто­ту напряжения f_rи питает индуктивно связанный с ним контур, со-



стоящий из индуктивности L_н, подстроечного конденсатора С₀ и ем­костного датчика С_д. Напряжение U_к, снимаемое с контура, усили­вается усилителем 2 и измеряется прибором 3, шкала которого мо­жет быть проградуирована в единицах измеряемой величины. При помощи подстроечного конденсатора С₀ контур настраивается на частоту f₀, близкую (но не равную) к частоте генератора.

Настройка производится при средней емкости датчика в диа­пазоне возможных изменений измеряемой величины



В результате настройки напряжение U_pснимаемое с контура, должно быть примерно вдвое меньше (точка Б на рис. 8.9, б), чем напряжение при резонансе U_p(точка О на рис. 8.9, б). Таким об­разом, рабочая точка Б будет находиться примерно посередине од­ного из склонов резонансной характеристики. Этим обеспечиваются высокая чувствительность измерения (до 0,001%) и примерно ли­нейная шкала измерительного прибора

---

3. Малейшее перемещение подвижной пластины датчика С_д приводит к резкому изменению напряжения контура. Уменьшение емкости (С_яо— С) приводит к резкому увеличению напряжения, увеличение емкости (С_д0+ С)— к резкому уменьшению напряжения. При выборе рабочей точки на левом склоне резонансной характеристики (с помощью подстроен­ного конденсатора) уменьшение емкости приводит к уменьшению напряжения, и наоборот.

Резонаненая частота контура определяется из условия резо­нанса   (равенства емкостного   и   индуктивного   сопротивлений)





Резонансная кривая идет тем круче, чем меньше активная сос­тавляющая сопротивления контура.

---

Смотрите также файлы

• This book 5 days ago. This book.docx

• Реферат по теме Особенности психического развития детей с нарушениями интеллекта.docx

• Сказка Беседа Об этом нельзя забыть.docx

• Computer Science Unleashed Harness the Power of Computational Systems.docx

• 1. Зарождение воспитания, школы и педагогической мысли в первобытном и рабовладельческом обществах.docx