Электрическая емкость - это способность вещества удерживать электрический заряд. Конденсатор - это прибор, состоящий из двух проводящих пластин, выровненных друг относительно друга, но не соприкасающихся между собой. Расстояние между пластинами заполнено изолирующим веществом, т.н. диэлектриком. В емкостном сенсоре большинства датчиков давления в качестве диэлектрика используется масло. На емкость конденсатора влияют три фактора:
В емкостных датчиках давления площадь поверхности пластин и свойства диэлектрика не изменяются. Чувствительная диафрагма, расположенная между пластинами конденсатора, движется под действием оказываемого давления. Поскольку чувствительная диафрагма должна быть окружена диэлектриком, она не может быть открыта среде или давлению процесса. Обычно неподвижная пластина конденсатора и изолирующая диафрагма расположены с каждой стороны чувствительной диафрагмы. Изолирующие диафрагмы находятся в контакте с давлением процесса или эталонным давлением (Рис. 1.8).
Принцип действия
В процессе работы изолирующие диафрагмы и заполняющая жидкость на стороне эталонного давления и стороне давления процесса передают эталонное давление и давление процесса заполняющей жидкости. Жидкость, в свою очередь, передает эталонное давление и давление процесса чувствительной диафрагме, расположенной в центре емкостного датчика давления.
Чувствительная диафрагма изгибается под действием перепада давлений. В датчиках избыточного давления на сторону низкого давления чувствительной диафрагмы подается атмосферное давление, в датчиках абсолютного давления - эталонное давление. Деформация чувствительной диафрагмы пропорциональна давлению. Пластины конденсатора, расположенные с обеих сторон, определяют положение чувствительной диафрагмы. Дифференциальная емкость между чувствительной диафрагмой и другими пластинами конденсатора преобразуется электроникой в соответствующий ток, напряжение или цифровой выходной сигнал.
Преимущества и ограничения емкостных датчиков Емкостные датчики очень прочные, точные, устойчивые к вибрации и могут калиброваться для измерения как больших, так и малых давлений. Потенциальные повреждения внешних диафрагм значительно снижаются, благодаря литой наружной поверхности корпуса сенсора. Диафрагма просто вдавливается в корпус и ее собственная форма, таким образом, укрепляется.
Датчики давления на основе разницы электрической емкости являются наиболее популярными в промышленности.
