Измерительные цепи емкостных преобразователей

Для работы с емкостными преобразователями применяют измерительные цепи. Основной трудностью построения измерительных цепей с емкостными преобразователями является защита их от наводок. Для этих целей как сами преобразователи, так и все соединительные провода экранируются. Однако экранированный провод имеет емкость С_ж.э. между жилой и экраном (С = 50 пФ/м), которая при неудачном выборе точки присоединения экрана может оказаться включенной параллельно емкости преобразователя. При этом падает чувствительность, и появляется весьма существенная по значению погрешность, вызываемая нестабильностью емкости С_ж.э. Поэтому при построении измерительной цепи с емкостными преобразователями в первую очередь обращается внимание на исключение паразитных емкостей. Н а рис. 3.34 приведена схема измерительной цепи с ОУ.

Рис. 3.34. Схема измерительной цепи с ОУ

С

–

+

помощью такой цепи удобно преобразовывать в напряжение изменение зазора между обкладками конденсатора С₂ (U_вых = U или изменение площади конденсатора С₁ (U_вых = U В обоих случаях зависимость выходного напряжения от измеряемой величины будет линейной. Емкости экранированных проводов С_Э1, С_Э2, С_Э3 практически не влияют на работу измерительного устройства. Это объясняется тем, что емкости С_Э1 и С_Э3 включены параллельно источнику питания U~ и выходу ОУ, имеющим низкие выходные сопротивления. Емкость С_Э2 включена параллельно в ходу ОУ и напряжение на нем близко к нулю.

C₁

C₂

C₃

U_вых

Рис. 3.35. Дифференциальный емкостный преобразователь

Дифференциальные емкостные преобразователи также включаются в схему с ОУ (рис. 3.35). Для этой измерительной цепи верно соотношение

U_вых = U(С₁ – С₂)/С₃.

Е мкостно-диодные измерительные цепи емкости

Рис. 3.36. Схема измерения емкости дифференциального конденсатора с емкостно-диодными цепями

На рис. 3.36 представлена схема измерения емкости дифференциального конденсатора с емкостно-диодными цепями. Емкости С₁ и С₂ дифференциального конденсатора подсоединены к источнику питания с помощью четырех диодов и двух разделительных конденсаторов С_3. В каждом полупериоде переменного напряжения открывается соответствующая пара диодов (D₁D₄ или D₂D₃). При положительном полупериоде напряжения генератора происходит заряд емкостей С₁ и С₂ дифференциального конденсатора. При неравенстве емкостей дифференциального конденсатора (С₁ и С₂) токи через них будут не равны между собой. Вследствие этого появится постоянное напряжение пропорциональное разности емкостей (С₁ – С₂). В зависимости от знака разности заряда емкостей (С₁ и С₂) дифференциального конденсатора на выходе схемы появится соответствующая полярность выходного напряжения. При отрицательном полупериоде питающего напряжения при неизменном состоянии дифференциального конденсатора полярность выходного напряжения схемы будет той же.