電容式物位感測器

電容式物位感測器的工作原理是插入料倉中的電極與料倉壁之間構成電容器，當倉內物料位置變化引起電容量的變化時，通過轉換電路得到相應的控制信號。因為電容量是連續變化的，因此該感測器可以用作連續式物位測量，也可用作物位開關，作為報警或喂料、卸料設備的輸入信號。該物位感測器有造價低、無機械磨損、安裝和維修方便等特點。傳統的方式是通過調頻振蕩電路實現電容量到頻率的轉換，又經限幅放大及鑒頻器的線性化，得到相應的電壓或電流信號。若使用一段時間后電極(探頭)上粘有物料，則往往會導致控制器誤動作，現已由傳統的檢測電容量發展為檢測探頭與倉壁間導納的方式。

電容式物位感測器是根據圓筒電容器原理進行工作的。其結構如同2個長度為l 、半徑分別為r和r的圓筒型金屬導體，中間隔以絕緣物質，當中間所充介質是介電常數為ε1的氣體時，兩圓筒的電容量為：如果被測介質為導電性液體時，電極要用絕緣物（如聚乙烯）覆蓋作為中間介質，而液體和外圓筒一起作為外電極。假設中間介質的介電常數為ε3，電極被浸沒長度為l，則此時電容器所具有的電容量為：其中：r 和r 分別為絕緣覆蓋層外半徑和內電極外半徑。由於ε3 為常數，所以c 與l 成正比。如果電極的一部分被介電常數為ε2的液體（非導電性的）浸沒時，則必須會有電容量的增量△c 產生（因ε2>ε1），此時兩極間的電容量c=c1+△c。假如電極被浸沒長度為l，則電容增量為：ε1），此時兩極間的電容量c=c1+△c。假如電極被浸沒長度為l，則電容增量為：當ε2、ε1、r、r不變時，電容量增量△c與電極浸沒的長度l 成正比，因此測出電容增量數值便可知道液位高度。

電容式物位感測器有兩個導體電極（通常把容器壁作為一個電極），由於電極間是氣體、流體或固體而導致靜電容的變化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式，即棒狀、線狀和板狀，其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位感測器可以採用微機控制，實現自動調整靈敏度，並且具有自診斷的功能，同時能夠檢測敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，並可以自動報警，實現高可靠性的信息傳遞。由於電容式物位感測器無機械可動部分，且敏感元件簡單，形狀和結構的自由 以大，操作方便。

1．高頻電感電容電橋電路 電橋由兩個電感臂l2，l3和兩個電容臂c1，cx組成，由電感l1高頻振蕩的電源供電，被測電容cx接入測量臂，而另一參比臂中接有可變電容c1 ，用以調整電橋平衡。扼流圈l0有高頻濾波性能，re用來調整測量範圍，電橋形成不平衡輸出，經二極體整流后，在顯示儀錶毫安表中顯示出液位高低。高頻電感電容電橋結構簡單，調整方便，但精度不高，線性差。 2．利用電容充放電原理的測量電路 利用電容式充放電原理來測量電容的液位計。電容液位感測器把液位變化變為電容變化，測量前置電路利用電容充放電原理，把電容變化為直流電流的變化，經與調零單元的零點電流比較后，再經直流放大，然後進行指示或遠傳。晶體振蕩器用來產生高頻恆定頻率的方波（實為梯形波），經分頻后，通過多芯屏蔽電纜與顯示儀錶部分相連，這樣可減小傳輸電纜分佈電容的影響，並減小干擾的影響。

1 非導電介質的液位測量 2 導電介質的液位測量 3 固體料位的測量