电容式传感器的特点概述
(1) 结构简单,适应性强
电容式传感器结构简单,易于制造,精度高;可以做得很小,以实现某些特殊的测量,电容式传感器一般用金属作电极,以无机材料作绝缘支承,因此可工作在高低温、强辐射及强磁场等恶劣的环境中,能承受很大的温度变化,承受高压力、高冲击、过载等;能测超高压和低压差。
(2) 动态响应好
电容式传感器由于极板间的静电引力很小,需要的作用能量极小,可动部分可以做得小而薄,质量轻,因此固有频率高,动态响应时间短,能在几兆赫的频率下工作,特适合于动态测量;可以 用较高频率供电,因此系统工作频率高。它可用于测量高速变化的参数,如振动等。
(3) 分辨率高
由于传感器的带电极板间的引力极小,需要输入能量低,所以特别适合于用来解决输入能量低的问题,如测量极小的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨力非常高,能感受 0.001μm ,甚至更小的位移。
(4) 温度稳定性好
电容式传感器的电容值一般与电极材料无关,有利于选择温度系数低的材料,又由于本身发热极小,因此影响稳定性也极微小。
(5) 可实现非接触测量、具有平均效应
如回转轴的振动或偏心、小型滚珠轴承的径向间隙等,采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应,可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。
防腐型电容式液位计安装注意事项:
1、变送器采用电容测量原理,探极线的外绝缘层为耐高温、耐腐蚀、抗老化且化学稳定性极高的聚四氟乙烯材料,正常工作中与被测液体之间处于绝缘状态。安装时一定注意保护好探极线的外绝缘层,一旦损伤,将导致使用寿命缩短或安装失败。
探极线安装结束后,使其全部浸入液体时,控极线与液体(或金属容器外壁)的绝缘电阻应>20MΩ(用数字万用表20MΩ档测量),测量绝缘电阻时,应将探极线与变送器的连接暂时断开。
2、变送器露天安装时,探极线不能裸露于容器以处,以免雨天探极线着水出现测量误差。
3、变送器的外壳或接线盒下部的不锈钢过程连接部件,必须可靠与容器外壁连接(接地),其接触电阻不能大于2Ω。
4、在正常工作中,探极线在容器内不能有较大的摆动幅度,否则会出现信号不稳定现象。
5、探级线安装时,应尽量远离容器内壁,zui小距离不能<100mm.当受到条件***,距离<100mm时,探极线与容器壁的距离必须保证相对固定。
6、对单线软探极,多余部分可通过过程连接件上端拉出后剪掉,然后拧紧螺栓,而双绞线探极,多余部分可盘扎在被测液面以上,不允许将多余部分盘绕在容器底部有效测量段。
电容式物位计的工作原理
电容式物位计由电容式物位传感器和检测电容的线路组成。其基本工作原理是电容式物位传感器把物位转换为电容量的变化,然后再用测量电容量的方法求知物位数值。
电容式物位传感器是根据圆筒电容器原理进行工作的。其结构如同2个长度为L 、半径分别为R和r的圆筒型金属导体,中间隔以绝缘物质,当中间所充介质是介电常数为ε1的气体时,两圆筒的电容量为:
C1 = 2πε1L/R(㏑ R/r) (1) 如果电极的一部分被介电常数为ε2的液体(非导电性的)浸没时,则必须会有电容量的增量△C 产生(因ε2>ε1),此时两极间的电容量C=C1+△C。假如电极被浸没长度为l,则电容增量为:
△C = 2π(ε2 - ε1)ι / (㏑ R/r) (2)
当ε2、ε1、R、r不变时,电容量增量△C与电极浸没的长度l 成正比,因此测出电容增量数值便可知道液位高度。
如果被测介质为导电性液体时,电极要用绝缘物(如聚乙烯)覆盖作为中间介质,而液体和外圆筒一起作为外电极。假设中间介质的介电常数为ε3,电极被浸没长度为l,则此时电容器所具有的电容量为:
C = 2πε3ι/ (㏑ R/r) (3)
其中:R 和r 分别为绝缘覆盖层外半径和内电极外半径。由于ε3 为常数,所以C 与l 成正比。
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