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電容式物位傳感器是根據(jù)圓筒電容器原理進行工作的。其結構如同2個長度為L 、半徑分別為R和r的圓筒型金屬導體,中間隔以絕緣物質,當中間所充介質是介電常數(shù)為ε1的氣體時,兩圓筒的電容量為:
如果被測介質為導電性液體時,電極要用絕緣物(如聚乙烯)覆蓋作為中間介質,而液體和外圓筒一起作為外電極。假設中間介質的介電常數(shù)為ε3,電極被浸沒長度為l,則此時電容器所具有的電容量為:
其中:R 和r 分別為絕緣覆蓋層外半徑和內電極外半徑。由于ε3 為常數(shù),所以C 與l 成正比。
如果電極的一部分被介電常數(shù)為ε2的液體(非導電性的)浸沒時,則必須會有電容量的增量△C 產生(因ε2>ε1),此時兩極間的電容量C=C1+△C。假如電極被浸沒長度為l,則電容增量為:ε1),此時兩極間的電容量C=C1+△C。假如電極被浸沒長度為l,則電容增量為:
當ε2、ε1、R、r不變時,電容量增量△C與電極浸沒的長度l 成正比,因此測出電容增量數(shù)值便可知道液位高度。
1.高頻電感電容電橋電路
電橋由兩個電感臂L2,L3和兩個電容臂C1,CX組成,由電感L1高頻振蕩的電源供電,被測電容CX接入測量臂,而另一參比臂中接有可變電容C1 ,用以調整電橋平衡。扼流圈L0有高頻濾波性能,Re用來調整測量范圍,電橋形成不平衡輸出,經(jīng)二極管整流后,在顯示儀表毫安表中顯示出液位高低。高頻電感電容電橋結構簡單,調整方便,但精度不高,線性差。
2.利用電容充放電原理的測量電路
利用電容式充放電原理來測量電容的液位計。電容液位傳感器把液位變化變?yōu)殡娙葑兓?,測量前置電路利用電容充放電原理,把電容變化為直流電流的變化,經(jīng)與調零單元的零點電流比較后,再經(jīng)直流放大,然后進行指示或遠傳。晶體振蕩器用來產生高頻恒定頻率的方波(實為梯形波),經(jīng)分頻后,通過多芯屏蔽電纜與顯示儀表部分相連,這樣可減小傳輸電纜分布電容的影響,并減小干擾的影響。