Электростатические (емкостные) измерительные преобразователи

Электростатический преобразователь (ЭС) представляет собой два или несколько тел, между которыми действует электрическое поле.

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.

Простейший ЭС содержит два электрода площадью S, параллельно расположенных на расстояннии d в среде с диэлектрической проницаемостью e.

Таким образом, изменение емкости посредством механических воздействий можно производить путем изменения зазора d, площади S, материала диэлектрика (e), а также изменения e за счет механических деформаций диэлектрика.

Выходной величиной электростатического преобразователя может быть:

а) изменение емкости C б) сила f_эс в) ЭДС, генерируемая при взаимном перемещении электродов, находящихся в электрическом поле.

Для ЭС преобразователей, в которых изменяется емкость, входными величинами могут быть механическое перемещение, изменяющее зазор или площадь, или изменение диэлектрической проницаемости e под действием изменения температуры или состава диэлектрика.

Эквивалентная схема ЭС преобразователя, схематическая конструкция которого показана на рисунке слева, приведена на рисунке справа. В эквивалентной схеме учитываются емкость C₀ между электродами 1 и 2, сопротивление R_ут изоляции между электродами, сопротивление r и индуктивность L кабеля К, а также паразитная емкость C_П между электродами и заземленными деталями конструкции и между жилой кабеля К и его заземленным экраном Э.

Преимущества: высокая точность; простота изменения чувствительности приборов; широкий диапазон измеряемых величин; высокое быстродействие; возможность дистанционного измерения.