Sefefs

  • 28 мая 2012 г.
  • 1323 Слова
Министерство образования Республики Беларусь
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Конструирование и производство приборов»

Физические Основы
Измерений


Лабораторная работа №
«Изучение конструкции и исследование характеристик емкостных измерительных преобразователей»

М и н с к 2 0 1 2
Изучение конструкции и исследование характеристик емкостныхизмерительных преобразователей

Цель работы: изучить устройство и принцип действия емкостных измерительных преобразователей.
Оборудование: лабораторный стенд.

Общие сведения о емкостных измерительных преобразователях
Принцип действия и конструкция. Емкостный преобразователь представляет собой конденсатор, электрические параметры которого изменяются под действием входной величины.
Конденсатор состоит из двухэлектродов, к которым подсоединены выводные концы. Пространство между электродами заполнено диэлектриком. При изменении взаимного положения электродов или при изменении диэлектрической проницаемости среды, заполняющей межэлектродное пространство, изменяется емкость конденсатора.
В качестве емкостного преобразователя широко используется плоский конденсатор. Его емкость определяется выражением

где δ -расстояние между электродами; Q – их площадь; ϵ0 – электрическая постоянная; ϵr – относительная проницаемость диэлектрика.
Изменение любого из этих параметров изменяет емкость конденсатора.
У преобразователя с прямоугольными электродами (рис. 1, а)
Q= bх и имеется некоторый диапазон перемещения пластин х, в котором емкость линейно зависит от х (рис. 1, б). Линейная зависимость искажается вследствиекраевого эффекта. В области линейной зависимости чувствительность такого преобразователя

постоянна и увеличивается с уменьшением расстояния между электродами δ.
Если изменяется расстояние δ между электродами, функция преобразования С = f(δ) представляет собой гиперболическую функцию. Чувствительность преобразователя

сильнее, чем в предыдущем случае, зависит от расстояния между пластинами δ. Дляувеличения чувствительности S целесообразно уменьшить δ. Предельное его значение определяется технологическими соображениями и приложенным напряжением. Надо учитывать, что при малых δ возможен электрический пробой между электродами*.
Если перемещать диэлектрическую пластину в зазоре плоского конденсатора (рис. 3.3.2, а), то можно получить преобразователь с переменной диэлектрической проницаемостью. Емкостьтакого преобразователя определяется как емкость двух параллельно включенных конденсаторов. Пробой в сухом воздухе при атмосферном давлении происходит при напряженности
Е=3·103 кВ/см. Однако, расчетное значение напряженности обычно не превосходит 700 кВ/см.

Рис. 1

Рис. 2
Один из нихСϵ образован частью электродов и диэлектрической пластиной, другой С0 – оставшейся частью электродов с межэлектродным пространством, не заполненным пластинкой. Если пластинка с относительной диэлектрической проницаемостью ϵr имеет толщину δ, равную расстоянию между электродами, то функция преобразования преобразователя описывается выражением

где Q – площадь электродов; Q ϵ — часть площадидиэлектрической пластины, находящаяся между электродами.
Емкостные преобразователи могут выполняться по дифференциальной схеме. Схема дифференциального преобразователя углового перемещения α с переменной площадью электродов приведена па рис. 2, б. В таких преобразователях средний подвижный электрод обычно соединяется с экраном.
Схемы включения. Емкостный преобразователь включается в измерительную цепь; приэтом изменение его емкости преобразуется в изменение напряжения или тока либо в частоту синусоидального или импульсного тока. Существует довольно мною различных измерительных цепей включения емкостных преобразователей. Рассмотрим некоторые из них.

Рис. 3
Для включения недифференциального преобразователя может использоваться резонансная цепь...
tracking img