дифференциальными емкостными датчиками с воздушным диэлектриком
показания отрабатывающего органа (например, положение стрелки Указателя) не зависят ни от состава газа, ни от наличия в нем
влаги (не выпадающей в виде капель), так как для обеих емкостей, составляющих
дифференциальный датчик,
меняется одинаково. Для недифференциальных же схем такое влияние
может наблюдаться, хотя и в небольших пределах, так как для воздуха с
влажностью 0%
=l.0006, а для воздуха с
влажностью 100% при t=+20°С
=l.0008. В этих схемах эта
величина составит соответственно погрешность примерно 0,02%, в то время как от
некоторых систем с емкостными дифференциальными датчиками удалось добиться
более высокой точности.
В емкостных преобразователях емкость С может меняться или за счет изменения параметров конденсатора
Dd, Ds, De. При
этом выполняются функции преобразования неэлектрических величин в изменение емкости или
производится модуляция емкости, что имеет место в емкостных модуляторах, ЭС генераторах и др.
При работе преобразователя последовательно с его емкостью С
включается сопротивление R (см. рис. 3), специально
предусмотренное или представляющее собой сопротивление подводящих
проводов. В зависимости от соотношения сопротивлений R
и 1/jWC преобразователь будет работать в разных режимах. Если R >> 1/WC или
RWC >> 1, то U
Ur и заряд конденсатора q
CU = const, т. е. преобразователь работает в режиме заданного заряда. В этом случае U
=q/C=C
U/(C
+
Csin
t)
U[l-(
C/C
)sin
t] и выходным
параметром преобразователя является переменная составляющая напряжения U
. Этот режим реализуется, в частности, на высоких
частотах. Если R << 1/WC или
RWC << 1, то падение напряжения будет и U
U
const, т. е. преобразователь
работает в режиме заданного напряжения. Для такого режима q=U(C
+
CsinWt); I=dq/dt=U
CWcosWt и выходной величиной
является ток. Такой режим имеет место на малых частотах.
При питании емкостных преобразователей переменным напряжением U=U
sin
t между несущей
частотой
и
наибольшей частотой W измеряемого
сигнала должно сохраняться определенное соотношение. Если изменение емкости
преобразователя, обусловленное
измерительным сигналом, меняется по закону C=C
+
CsinWt, то I=d(CU)/dt +UdC/dt или
I =
C
U
[cos
t +
C/ C
) cos
t sin
t +
+ (
/
) (
C/ C
) sin
t cos
t] (5)
В этом выражении первый член в скобках характеризует несущее колебание, второй член
пропорционален полезному измерительному
сигналу, а третий член является помехой. Для сведения помехи к допускаемому
значению необходимо удовлетворить
условию
/
<< l.
Поскольку емкости преобразователей малы и редко превышают
50-100 пФ, то необходимо учитывать
сопротивление утечки изоляции R
, паразитную емкость
С
между электродами и
заземленными элементами, а также сопротивление Д
и индуктивность L проводящих кабелей.
На Рис.8 дана эквивалентная схема емкостного преобразователя. Необходимость
учета всех указанных факторов возникает на достаточно высоких частотах (обычно
свыше 10 МГц). Применяемые в емкостных преобразователях диэлектрики неидеальны, и им
свойственны потери.
При идеальных диэлектриках сдвиг фаз между током и
напряжением равен
/2, а если имеются потери, то этот сдвиг уменьшается на
угол
, называемый углом потерь.
Обычно вместо угла рассматривается tg
, который для эквивалентной
схемы на Рис.8,б равен tg
= 1/
C
R
.
Величина, обратная tg
