Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Габаритные размеры емкостных преобразователей обычно определяются конструктивными соображениями. Однако следует всячески стремиться к увеличению емкости преобразователя, так как это уменьшает его выходное сопротивление и облегчит требования, предъявляемые к измерительной цепи и изоляции преобразователя.

Для увеличения емкости преобразователя зазор между пластинами уменьшают, насколько это возможно по технологическим и конструктивным соображениям. Он обычно составляет 100 - 500 мкм, а в некоторых преобразователях даже 10 – 20 мкм. При таких малых зазорах изменение их в процессе работы на 1 – 0,1 мкм уже может вызвать существенное изменение емкости, поэтому воздушный зазор должен быть тщательно защищен от влаги, пыли и паров, способных вызвать коррозию.

При проектировании емкостных преобразователей одним из важных вопросов является способ изоляции и крепления электродов. Лучшими свойствами обладают керамические изоляционные материалы, однако, их поверхностное сопротивление сильно зависит от загрязнения и влажности, поэтому при выборе крепления деталей преобразователя нужно предусмотреть минимальное влияние поверхностных сопротивлений изоляции на полное сопротивление утечки.

Для того чтобы в зависимости от температуры не изменялось расстояние между пластинами емкостного преобразователя, нужно подобрать материалы с соответствующими коэффициентами линейного расширения. Температурная погрешность нуля в значительной степени снижается при применении дифференциальных преобразователей.

Выходное сопротивление преобразователя при заданной емкости падает с ростом частоты, поэтому частоту напяжения питания не следует выбирать меньше 500 -  1000 Гц, а большинство измерительных цепей работает на частотах 10⁵ – 10⁷ Гц.    

1. δ = const x= Vap

Параллельное перемещение друг относительно друга обкладок и постоянное

расстояние между ними.

 

 

- чувствительность  (2)

2. Предусматривает изменение зазора или расстояния при строго фиксированном положении друг относительно друга обкладок конденсатора.

С

                                                                             

 

 

 

 

чувствительность -

С₀ – вызвано наличием кривых оферентов.

С_max – определяется наличием конечного размера обмоток конденсатора.

С увеличением зазора  чувствительность будет уменьшаться.

Вывод 1: анализ выражения показывает, что при изменении зазора чувствительность изменяется в большей степени.

Вывод 2: для повышения чувствительности желательно спроектировать ИП с min величиной зазора, что определяется техническими характеристиками ёмкостного преобразователя.

 Вывод 3: функция преобразователя не линейная, а следовательно необходимо выбирать какой то её участок и использовать в качестве рабочего диапазона.

 

2. С изменением диэлектрической проницаемости между обкладками конденсатора

 

Разновидностью этого типа является дифференциальный ёмкостной преобразователь имеющий две неподвижные С1 и С2 и одну подвижную пластины.

С помощью этого преобразователя можно достаточно точно измерить угловые перемещения (угол поворота подвижной обкладки конденсатора).

 

Схема включения ёмкостных преобразователей.

Существует два вида включения ёмкостных преобразователей:

 

1. Генераторная

 

2.

Мостовая измерительная схема, как правило,  применяется для дифференциальных мостовых преобразователей).

На рис. представлена емкостно-диодная измерительная цепь дифференциального датчика с заземленной пластиной. Емкости датчика С₁ и С₂ подсоединены к источнику переменного напряжения с помощью четырех диодов и двух дополнительных конденсаторов С₃ и С₄ .В каждом полупериоде переменного напряжения открывается соответствующая пара диодов ( Д1, Д4 или Д2, Д3 ). При этом каждый из конденсаторов С₃ соединяется последовательно то с емкостью С₁ , то с емкостью С₂ . При неравенстве емкостей С₁ и С₂ токи  через конденсаторы С₃ , текущие в положительном и отрицательном направлениях, будут не равны между собой. Вследствие этого на конденсаторах С₃ появится постоянное напряжение, которое и является выходным. Если пренебречь падениями напряжения на диодах, то значение U_вых определится приближенным соотношением                         

                         

 

Преимущественно мостовых схем включения является высоко чувствительность и малая погрешность.

Преимущества ёмкостных:

1. Возможность измерения быстропротекающих процессов.

2. Возможность создания измерительных преобразователей с требуемой функцией преобразования.

3. Незначительная сила притяжения между обмотками, что не вызывает дополнительные погрешности.

Недостатки:

1. Сложность технической реализации.

2. Влияние запылённости и загрязнённости шахтной атмосферы.

               Область применения емкостных преобразователей

Емкостные преобразователи могут быть использованы при измерении различных неэлектрических величин по четырем направлениям: измеряемая неэлектрическая величина может быть функционально связана либо с δ, либо с S, либо с ε, либо с диэлектрическими потерями конденсатора. В последних двух случаях емкостные преобразователи можно применять для анализа состава вещества. При этом естественной входной величиной преобразователя будет состав вещества, заполняющего пространство между пластинами. Особенно широко емкостные преобразователи этого типа применяются при измерении влажности твердых и жидких тел.

В подавляющем же большинстве случаев практического использования емкостных преобразователей их естественной входной величиной является геометрическое перемещение электродов относительно друг друга.

Они используются в качестве уровнемеров, толщиномеров; для измерения влажности материалов; в качестве динамометров – приборов для измерения давлений сил; для измерения кручения вала; измерения вибраций, ускорений и т. д.      

 Электростатические преобразователи с изменяющейся емкостью используются в различных датчиках прямого преобразования, а также как преобразователи неравновесия в датчиках уравновешивания.

Область применения емкостных преобразователей весьма разнообразна, однако наиболее широко они используются для измерения малых перемещений и величин, легко преобразуемых в перемещение, например давлений.

При современной технологии изготовления датчиков начальный зазор может быть доведен до 5 – 10 мкм и порог чувствительности по перемещению оценивается значениями порядка 10^{-14 м. Все это приводит к тому, что в настоящее время в качестве наиболее высокочувствительных преобразователей в научных исследованиях используются емкостные преобразователи. Наблюдается также тенденция к применению емкостных преобразователей для всех измерений, проводимых в области сверхнизких температур.}

 

Погрешности ёмкостных ИП

Источники основной погрешности:

· Нелинейность статической характеристики

· Люфт подвижной части

 

Источники дополнительной погрешности:

· влияние влаги на диэлектрическую проницаемость e ;

· непостоянство напряжения сети U (для преобразователей с выходом по току);

· непостоянство круговой частоты w;

· влияние внешних температур на размеры d , а также диэлектрическую проницаемость e ( в преобразователях с твердым и жидким диэлектриком);

· влияние внешних электрических полей;