Емкостной уровнемер

Уровнемер ёмкостной основан на принципе измерения уровня жидкости в резервуаре при помощи измерения электрической ёмкости датчика . В емкостных уровнемерах для измерения электрической емкости преобразователя используются различные схемы. Наиболее простыми являются мостовые схемы, примером которых может быть схема приведенная на рисунке 4.

Рис. 4. Простейшая схема электронного индикатора уровня

Мост состоит из генератора Г, двух вторичных обмоток I и II трансформатора Тр, емкости преобразователя Спр и подстроечного конденсатора С. Мост уравновешен при нулевом уровне жидкости. При увеличении уровня емкость Спр растет, разбаланс моста увеличивается и напряжение на входе усилителя возрастает. С помощью усилителя этот сигнал усиливается, преобразуется в унифицированный и измеряется вторичным прибором ВП.

где -полная длина преобразователя, l -длина преобразователя в жидкости, -радиусы внешних и внутренних цилиндров; -диэлектрическая проницаемость вакуума; - относительная диэлектрическая проницаемость вещества.

Датчик ёмкостного уровнемера представляет собой электрический конденсатор , состоящий из двух обкладок - изолированных проводников. Проводники помещены в резервуар с жидкостью, уровень которой измеряется. Сигналом изменения уровня жидкости в резервуаре является изменение электрической ёмкости датчика, измеряющего уровень жидкости.

Физический принцип измерения уровня жидкости в резервуаре, обусловлен изменением относительной диэлектрической проницаемости пространства между обкладками конденсатора в результате изменения уровня жидкости. Емкостные уровнемеры в общем случае могут быть использованы для измерения высоты плоскости раздела двух веществ, отличающихся по своим электрическим свойствам. Для определения высоты плоскости П (уровня) раздела верхнего В и нижнего Н веществ (рис. 5). В резервуар помещается емкостный датчик, представляющий собой два вертикальных электрода Э.

Рис. 5

Уровень раздела веществ обычно отсчитывается от нижнего конца емкостного датчика. Максимальное значение измеряемого уровня h не может превышать длины емкостного датчика ℓ, т. е. hмаксим = ℓ. Отсчет уровня может производиться в единицах длины, однако более удобным и практически общепринятым является отсчет уровня в относительных единицах или в процентах от максимального значения.

Если вещества В и Н имеют диэлектрические проницаемости Ԑв и Ԑн и удельные активные проводимости үв и үн, и выполняется хотя бы одно из неравенств в ≠ н или үв ≠ үн, то комплексная проводимость датчика, измеренная на переменном токе, будет зависеть от уровня h. Однако проводимость датчика является функцией и других параметров, изменяющихся в процессе работы емкостного уровнемера. Наиболее существенным является влияние изменения величин Ԑ и ү контролируемых веществ и влияние нестабильной паразитной емкости кабеля, соединяющего датчик с измерительной схемой прибора. Влияние этих двух факторов в простейших уровнемерах приводит к очень большим погрешностям. Можно показать, что, например, при изменении диэлектрической проницаемости Ԑн нижнего вещества на относительную величину βн в простейших уровнемерах возникает погрешность измерения, равная , т. е. погрешность от нестабильности н превышает величину этой нестабильности.

При наличии паразитной емкости Сп, шунтирующей датчик, основные составляющие погрешности простейшего уровнемера возрастают примерно в Сп/Ср раз, где Ср - рабочая емкость датчика. Нестабильность паразитной емкости кабеля вызывает погрешности, величина которых тем больше, чем выше отношение Сп/Ср.

С учетом сказанного погрешность простейших емкостных уровнемеров в реальных условиях может составлять десятки процентов.

преобразователь конструктивный схема емкостный

Статья в тему

Телеграфная связь РФ
Связь Российской Федерации (СРФ) на качественно новом этапе исторического развития определяется новым геополитическим положением России, происходящими в стране экономическими преобразованиями. Изменение статуса ЕАСС и образование на ее основе национальных сетей стран - бывших республик СССР, отказ о ...