Ємнісні рівнеміри

У ємнісних рівнемірах використовуються діелектричні властивості рідин. Первинний вимірювальний перетворювач (ПВП) ємнісного рівнеміра (рис. 6.4) являє собою електричний конденсатор, який перетворює зміну рівня рідини на пропорційне змінювання ємності. ПВП являє собою електрод або електроди (ціліндричні або у виглялі пластин), що опускаються у вимірюване за рівнем середовище.

Принцип ємнісних ПВП грунтується на різниці між діэлектричною проникністю рідини та повітря і відповідно на залежності електричної ємності датчи­ка від зміни рівня рідини або сипкого матеріалу постійної вологості. Для кожного значення рівня, ємність датчика визначається як ємність двох пара­лельно з’єднаних конденсаторів, один з яких утворюється частиною елект­родів перетворювача і рідиною, рівень якої вимірюється, а другий — іншою частиною електродів перетворювача і повітрям або парою рідини.

Ємнісний рівнемір (рис.6.4) складається з ПВП 1, що опускається у вимірюване середовище, проводів 2 з’єднання, вимірювального блоку 3 і показуючого

або самописного приладу 4.

Ємність перетворювача, що має постійну по висоті форму електродів (у Ф):

С = eG₀h + e₀G₀ (l-h) = [(e_r - 1) h + 1) e₀G₀, (6.4)

де e = e_re₀— абсолютна діелектрична проникність матеріалу, Ф/м; G₀ - стала провідності системи електродів, яка залежить від їхньої геометрії; h — глибина занурення електрода в матеріал, м; l — повна довжина електродів, м.

Для неелектропровідних матеріалів застосовуються неізольовані електроди у вигляді стержня, двох коаксіальних циліндрів або паралельних пластин. Для електропровідних матеріалів електроди покриваються шаром ізоляції, частіше всього фторопластом. Електроди включаються в мостову схему або коливальний контур генератора високої частоти. Зміна рівня вимірюваного середовища приводить до зміни ємності у міжелектродному просторі датчика, що для пластинчатого перетворювача викликає зміну його ємності за формулою:

С = [0, 088b/a] [e_жh+ e (H- h)], (6.5)

де b - ширина пластини перетворювача, м; а — відстань, між пластинами, м; e_ж -діелектрична проникність рідини; h — вимірювана висота рівня, м; e_ср — діелектрична проникність середовища (для повітря e_в=1); Н — висота (довжина) пластин, м.

Ємнісні сигналізатори рівня по конструкції, простіші ємнісних рівнемірів і являють собою ємнісні реле, що спрацьовують при підході рівня середовища до електрода (або при його зануренні в середовище).