非導電介質的液位測量
當測量石油類制品、某些有機液體等非導電介質時,電容傳感器可以采用一種方法,它用一個光電極作為內(nèi)電極,用與它絕緣的同軸金屬圓筒作為外電極,外電極上開有孔和槽,以便被測液體自由地流進或流出。內(nèi)、外電極之間采用絕緣材料進行絕緣固定。
當被測液位H=0時,電容器內(nèi)、外電極之間氣體的介電常數(shù)為ε1=ε0,電容器的電容量為
C0=C2+C1 =2πε0L
in R
r
當液位為某一高度H時,整個電容器等效于兩個電容分別為C1和C2的電容器的并聯(lián),其中C1和C2的數(shù)值分別為C1 = 2πε1(L-H)
in R
r
C2 =2πε2H
inR
r
若氣體的介電常數(shù)ε1=ε0,被測液體的介電常數(shù)ε2=εx,則電容器的電容量為
Cx= C2+ C1 =2πεxH + 2πε0(L-H)= 2πε0L + 2π(εx-ε0)H =C0+△C
inR inR inR inR
r r r r
△C=2π(εx-ε0)H
inR
r
可見,△C與被測液位H成正比,因此測得電容的變化量便可以得到被測液位的高度。
為了提高靈敏度,希望H前的系數(shù)盡可能大,但介電常數(shù)取決于被測介質,因此在電極結構上應使r接近于R以減小分母,所以一般不采用容器壁作外電極,而是采用直徑較小的豎管作外電極。不過這種方法只適用于流動性較好的介質。