ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Параметры емкостного преобразователя из "Неразрушающий контроль Т5 Кн1" По конструктивному решению чувствительных элементов (конденсаторов) емкостные преобразователи подразделяют на плоскопараллельные, компланарные, коаксиальные, стержневые, с обкладками, выполненными из сеток, и т.д. Несмотря на кажущиеся различия, все конструктивные решения можно свести, в основном, к трем типам цилиндрическому (состоит из двух тонкостенных коаксиальных металлических цилиндров), плоскопараллельному и компланарному (накладной конденсатор). [c.578] Принцип действия емкостных преобразователей основан на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними. Для определенных форм электродов конденсатора емкость без учета краевых эффектов рассчитывается по формулам, приведенным в табл. 8.1. [c.578] Обозначения 3- активная площадь обкладок, м 8[, 82 - площадь перекрытия части обкладок, расположенных соответственно в газообразной и исследуемой средах, м - расстояние между обкладками, м во - электрическая постоянная (8,854 10 Ф/м) е, - относительная диэлектрическая проницаемость ь 2 - относительная диэлектрическая проницаемость соответственно газообразной и контролируемой среды /[ = / - /2 - длина части обкладок преобразователя, расположенной в газообразной среде, м /2 — длина части обкладок преобразователя, расположенной в исследуемой среде, м. [c.581] Формулу (1) применяют, если в процессе контроля происходит изменение расстояния (] между обкладками или диэлектрической проницаемости е контролируемой среды. Если изменяется площадь (уровень) перекрытия обкладок преобразователя контролируемой средой с диэлектрической проницаемостью Ег, то используется формула (2). Соответствующие упрощенные выражения для аналогичных случаев цилиндрического преобразователя соответствуют формулам (9) и (10). [c.581] На практике выражения для расчета емкостей датчиков с учетом воздействия влияющих величин имеют более сложный вид. Однако приведенные выражения позволяют оценить область применения преобразователей в зависимости от того, какой из параметров ( /, 5, I, е) является информативным. Следует отметить, что первые три параметра определяются конструктивными особенностями емкостных преобразователей, а диэлектрическая проницаемость характеризует физическое состояние ОК. [c.582] Угол потерь для разных диэлектриков различен. Вместе с тем эта величина зависит от температуры, влажности, частоты и напряжения на конденсаторе. Очевидно, что на принципе измерения угла потерь можно строить различные приборы, например влагомеры. [c.583] Современная физика диэлектриков связывает зависимости е и tg5 материалов от их свойств с основным процессом, происходящим в любом реальном диэлектрике под воздействием электрического поля, - поляризацией частиц диэлектрика. Все диэлектрики по своим электромагнитным свойствам делят на полярные, слабополярные и неполярные. К полярным относятся среды с 12, например вода, метиловый и этиловый спирт, ацетон и др. Как правило, полярные диэлектрики имеют большую величину удельной проводимости (х 10 См/м) и значительные диэлектрические потери у таких сред существенно зависит от частоты, на которой производится измерение. [c.583] По электрическим свойствам газы также делят на полярные и неполярные. Диэлектрическая проницаемость последних близка к единице (у водорода е = 1,00027, кислорода = 1,00065, азота 8 = 1,00058) и мало зависит от температуры. На практике она принимается равной 1. [c.583] В тех случаях, когда емкость преобразователя применяется для определения свойств диэлектриков, необходимо введение таких характеристик диэлектрика, которые бы не зависели от конструкции преобразователя и, в частности, от его емкости или сопротивления потерь. Для введения таких параметров используют следующий прием. Электрическая емкость, включенная в цепь переменного тока, ведет себя как комплексное сопротивление тем меньшее, чем она больше и чем выше частота переменного тока. Полагают, что емкость конденсатора -комплексная величина С , комплексность которой определяется тем, что комплексной величиной является диэлектрическая проницаемость т.е. [c.583] Таким образом, свойства среды, заполняющей емкостный преобразователь, характеризуются комплексной диэлектрической проницаемостью, что дало название методу контроля характеристик диэлектрика - диэлькометрический (от слов диэлектрический - диэль и комплексный - ко ). [c.584] Данный метод имеет широкую область применения. Он используется для измерения влажности различных химических соединений минеральных, растительных и животных жиров влажных сельскохозяйственных продуктов (травы, силоса и др.) чая, табака, мяса, молока и хлеба песка, глины, угля, резины а также содержания компонентов разных гетерогенных сред, в частности, для определения коэффициента армирования композитных материалов. Наличие влаги оказывает большое влияние на поляризацию неоднородных диэлектриков сложного состава, какими и являются влажные материалы. [c.584] Следует отметить, что в гетерогенных системах поляризация имеет неодинаковый характер для различных фаз и для всей системы в целом, а на характеристики системы также оказывает влияние двойной электрический слой, определяемый наличием заряда на поверхности раздела между фазами, имеющими разные электрические свойства. [c.584] Обзор имеющихся для расчета формул (как приведенных в табл. 8.2, так и ряда других) показывает, что в настоящее время не существует универсальной аналитической модели диэлектрических свойств гетерогенных систем и, в частности, дисперсных влагосодержащих тел. Поэтому основой для изучения электрических свойств влагосодержащих тел, по-прежнему, являются экспериментальные данные. [c.587] Некоторые специальные материалы (титанат бария, сегнетовая соль) имеют резко выраженную зависимость диэлектрической проницаемости от температуры. При температурах, соответствующих точкам Кюри, их диэлектрическая проницаемость возрастает во много раз. Это явление используется в емкостных преобразователях для систем аварийной сигнализации. [c.587] Чтобы охарактеризовать зависимость электрической емкости конденсатора от температуры, пользуются температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), который определяет относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус Цельсия. ТКЕ для некоторых неорганических диэлектриков составляет для кварца плавленого С5-1 - 0,055-10 °С , для сапфирита - 1,34 10 °С , рутила -минус 8 10 °С . [c.587] Вернуться к основной статье